Tehnologija filtra milimetrskih valov (mmWave) je ključna komponenta pri omogočanju običajne brezžične komunikacije 5G, vendar se sooča s številnimi izzivi v smislu fizičnih dimenzij, proizvodnih toleranc in temperaturne stabilnosti.
Na področju običajne brezžične komunikacije 5G se bo prihodnji poudarek preusmeril na uporabo frekvenc nad 20 GHz v spektru mmWave za povečanje zmogljivosti pasovne širine, kar bo na koncu povečalo hitrost prenosa.
Dobro je znano, da signali mmWave zaradi svojih visokih frekvenc in velike izgube poti zahtevajo manjše antene. Te antene so združene v skupine, da tvorijo antenski niz z ozkim žarkom in visokim ojačenjem.
Ena od primarnih težav pri načrtovanju filtrov je prilagajanje dimenzijam antene, zlasti pri visokofrekvenčnih filtrih. Poleg tega tolerance pri izdelavi in temperaturna stabilnost filtrov pomembno vplivajo na vse vidike zasnove in proizvodnje izdelka.
Omejitve velikosti v tehnologiji mmWave
V tradicionalnih sistemih antenskih nizov mora biti razmik med elementi manjši od polovice valovne dolžine (λ/2), da se izognemo motnjam. To načelo enako velja za antene za oblikovanje snopa 5G. Na primer, antena, ki deluje v pasu 28 GHz, ima razmik med elementi približno 5 mm. Posledično morajo biti komponente znotraj niza izjemno majhne.
Fazni nizi, ki se uporabljajo v aplikacijah mmWave, pogosto sprejmejo planarno strukturo, kot je prikazano spodaj, kjer so antene (rumena območja) nameščene na tiskanih vezjih (PCB) (zelena območja), vezja (modra območja) pa se lahko povežejo pravokotno na antenska plošča.
Prostora na teh tiskanih vezjih je že tako malo, vendar nastajajoče tehnologije raziskujejo še bolj kompaktne ploščate strukture, kar pomeni, da morajo biti filtri in drugi bloki vezij bistveno manjši, da jih lahko namestite neposredno na zadnjo stran tiskanega vezja antene.
Vpliv proizvodnih toleranc na filtre
Glede na pomen mmWave filtrov igrajo proizvodne tolerance ključno vlogo, saj vplivajo tako na delovanje filtra kot na stroške.
Za nadaljnjo preiskavo teh dejavnikov smo primerjali tri različne metode izdelave 26 GHz filtrov:
Naslednja tabela opisuje tipične ekstremne tolerance, ki se pojavljajo v proizvodnji:
Vpliv tolerance na mikrotrakaste filtre PCB
Kot je prikazano spodaj, je prikazana zasnova mikrotrakastega filtra.
Oblikovalska simulacijska krivulja je naslednja:
Da bi preučili učinek tolerance na ta mikrotrakasti filter PCB, je bilo izbranih osem potencialnih ekstremnih toleranc, ki razkrivajo pomembne razlike.
Vpliv tolerance na PCB trakaste filtre
Zasnova trakastega filtra, prikazana spodaj, je sedemstopenjska struktura z dielektričnimi ploščami RO3003 30 mil na vrhu in na dnu.
Zvijanje je manj strmo, pravokotni koeficient pa je slabši kot pri mikrotrakasti zaradi odsotnosti ničel v bližini prepustnega pasu, kar ima za posledico neoptimalno harmonično delovanje na oddaljenih frekvencah.
Podobno tolerančna analiza kaže boljšo občutljivost v primerjavi z mikrotrakastimi linijami.
Zaključek
Za doseganje večjih hitrosti brezžične komunikacije 5G je nujna tehnologija filtra mmWave, ki deluje pri 20 GHz ali višjih frekvencah. Vendar ostajajo izzivi v smislu fizičnih dimenzij, tolerančne stabilnosti in kompleksnosti izdelave.
Zato je treba skrbno pretehtati vpliv toleranc na modele. Očitno je, da imajo SMT filtri večjo stabilnost kot mikrotrakasti in trakasti filtri, kar nakazuje, da se lahko površinski filtri SMT pojavijo kot glavna izbira za prihodnje mmWave komunikacije.
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.
Čas objave: 17. julij 2024