Технологија милиметарских таласа (mmWave) филтера је кључна компонента у омогућавању 5G бежичне комуникације у главној мери, али се суочава са бројним изазовима у погледу физичких димензија, производних толеранција и температурне стабилности.
У области мејнстрим 5Г бежичне комуникације, будући фокус ће се померити ка коришћењу фреквенција изнад 20 GHz унутар mmWave спектра како би се повећао пропусни опсег, што би на крају довело до повећања брзине преноса.
Добро је познато да због високих фреквенција и значајног губитка на путањи, mmWave сигнали захтевају мање антене. Ове антене су груписане заједно да би формирале антенски низ са уским снопом и високим појачањем.
Једна од главних потешкоћа у дизајну филтера лежи у прилагођавању димензијама антене, посебно код високофреквентних филтера. Поред тога, толеранције производње и температурна стабилност филтера значајно утичу на сваки аспект дизајна и производње производа.
Ограничења величине у mmWave технологији
У традиционалним системима антенских низова, размак између елемената мора бити мањи од половине таласне дужине (λ/2) како би се избегла интерференција. Овај принцип се подједнако односи и на 5G антене за формирање снопа. На пример, антена која ради у опсегу од 28 GHz има размак између елемената од приближно 5 mm. Сходно томе, компоненте унутар низа морају бити изузетно мале.
Фазни низови који се користе у mmWave апликацијама често усвајају планарну структуру, као што је илустровано испод, где су антене (жуте области) монтиране на штампане плоче (PCB) (зелене области), а плоче (плаве области) могу бити повезане нормално на плочу антене.
Простор на овим штампаним плочама је већ минималан, али нове технологије истражују још компактније равне структуре, што имплицира да филтери и други блокови кола морају бити знатно мањи да би се монтирали директно на задњу страну штампане плоче антене.
Утицај производних толеранција на филтере
С обзиром на значај mmWave филтера, толеранције производње играју кључну улогу, утичући и на перформансе филтера и на трошкове.
Да бисмо даље истражили ове факторе, упоредили смо три различите методе производње филтера од 26 GHz:
Следећа табела приказује типичне екстремне толеранције које се јављају у производњи:
Утицај толеранције на микротракасте филтере на штампаним плочама
Као што је приказано испод, приказан је дизајн микротракастог филтера.
Крива симулације дизајна је следећа:
Да би се проучио утицај толеранције на овај микротракасти филтер на ПЦБ-у, одабрано је осам потенцијалних екстремних толеранција, што је открило значајне разлике.
Утицај толеранције на филтере са тракастим линијама штампаних плоча
Дизајн стрип филтера, приказан испод, је седмостепена структура са RO3003 диелектричним плочама дебљине 30 мила на врху и дну.
Опадање је мање стрмо, а правоугаони коефицијент је инфериорнији од оног код микротракасте траке због одсуства нула близу пропусног опсега, што резултира субоптималним хармонијским перформансама на удаљеним фреквенцијама.
Слично томе, анализа толеранције показује бољу осетљивост у поређењу са микротракастим линијама.
Закључак
Да би 5G бежична комуникација постигла веће брзине, технологија mmWave филтера која ради на фреквенцијама од 20 GHz или вишим је неопходна. Међутим, изазови и даље постоје у погледу физичких димензија, стабилности толеранције и сложености производње.
Стога, утицај толеранција на дизајн мора се пажљиво размотрити. Очигледно је да SMT филтери показују већу стабилност од микротракастих и стриплајн филтера, што сугерише да би SMT површински монтирани филтери могли постати главни избор за будуће mmWave комуникације.
Concept, renowned for its expertise in RF filter manufacturing, offers a comprehensive selection of filters tailored to meet the unique requirements of 5G solutions. As a professional Original Design Manufacturer (ODM) and Original Equipment Manufacturer (OEM), Concept provides an extensive RF filter list for reference, ensuring compatibility and optimal performance for diverse 5G applications. To explore the available options, please visit their website at www.concept-mw.com . For further inquiries or to discuss specific project needs, feel free to contact the sales team at sales@concept-mw.com.
Време објаве: 17. јул 2024.