Технологијата на милиметарски бранови (mmWave) филтри е клучна компонента во овозможувањето на мејнстрим 5G безжична комуникација, но сепак се соочува со бројни предизвици во однос на физичките димензии, толеранциите во производството и стабилноста на температурата.
Во сферата на мејнстрим 5G безжичната комуникација, идниот фокус ќе се префрли кон користење на фреквенции над 20 GHz во рамките на mmWave спектарот за да се зголеми капацитетот на пропусниот опсег, што на крајот ќе ги зголеми стапките на пренос.
Добро е познато дека поради нивните високи фреквенции и значително губење на патеката, mmWave сигналите бараат помали антени. Овие антени се групирани заедно за да формираат антени со тесен зрак и висок засилување.
Една од главните тешкотии во дизајнот на филтрите лежи во прилагодувањето на димензиите на антената, особено за високофреквентни филтри. Дополнително, производствените толеранции и температурната стабилност на филтрите значително влијаат на секој аспект од дизајнот и производството на производот.
Ограничувања на големината во mmWave технологијата
Во традиционалните системи со антенски низи, растојанието помеѓу елементите мора да биде помало од половина од брановата должина (λ/2) за да се избегнат пречки. Овој принцип подеднакво важи и за 5G антените за формирање зраци. На пример, антена што работи во опсегот од 28 GHz има растојание помеѓу елементите од приближно 5 mm. Следствено, компонентите во рамките на низата мора да бидат екстремно мали.
Фазните низи што се користат во mmWave апликациите честопати имаат рамна структура, како што е илустрирано подолу, каде што антените (жолти области) се монтирани на печатени кола (PCB) (зелени области), а колата (сини области) може да се поврзе нормално на антената.
Просторот на овие кола е веќе минимален, но новите технологии истражуваат уште покомпактни рамни структури, што имплицира дека филтрите и другите блокови на кола треба да бидат значително помали за да се монтираат директно на задната страна од антенската печатена плочка.
Влијание на производствените толеранции врз филтрите
Со оглед на значењето на mmWave филтрите, толеранциите во производството играат клучна улога, влијаејќи и на перформансите на филтерот и на цената.
За понатамошно истражување на овие фактори, споредивме три различни методи за производство на филтри од 26 GHz:
Следната табела ги прикажува типичните екстремни толеранции што се среќаваат во производството:
Влијание на толеранцијата врз микролентните филтри на PCB
Како што е прикажано подолу, прикажан е дизајн на микролентен филтер.
Кривата на симулацијата на дизајнот е како што следува:
За да се проучи ефектот на толеранцијата врз овој PCB микролентен филтер, беа избрани осум потенцијални екстремни толеранции, откривајќи значајни разлики.
Влијание на толеранцијата врз PCB лентилните филтри
Дизајнот на стриплинскиот филтер, прикажан подолу, е седумстепена структура со диелектрични плочи RO3003 од 30 мил на врвот и на дното.
Превртувањето е помалку стрмно, а правоаголниот коефициент е помал од оној на микролентата поради отсуството на нули во близина на преодниот опсег, што резултира со неоптимални хармонични перформанси на далечни фреквенции.
Слично на тоа, анализата на толеранција покажува подобра чувствителност во споредба со микролентните линии.
Заклучок
За да се постигнат поголеми брзини преку 5G безжична комуникација, императив е технологијата на mmWave филтер што работи на 20 GHz или повисоки фреквенции. Сепак, предизвиците сè уште постојат во однос на физичките димензии, стабилноста на толеранцијата и сложеноста на производството.
Затоа, влијанието на толеранциите врз дизајните мора внимателно да се разгледа. Очигледно е дека SMT филтрите покажуваат поголема стабилност од микролентите и лентините филтри, што укажува дека SMT филтрите за површинска монтажа може да се појават како мејнстрим избор за идните mmWave комуникации.
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 на објавување: 17 јули 2024 година