Technologie filtru milimetrů vln (mmwave) je klíčovou součástí umožňování bezdrátové komunikace 5G, přesto čelí četným výzvám, pokud jde o fyzické rozměry, výrobní tolerance a teplotní stabilitu.
V oblasti bezdrátové komunikace s mainstreamovou 5G se budoucí zaměření přesune k využití frekvencí nad 20 GHz v MMWave spektru pro zvýšení kapacity šířky pásma, což nakonec zvýší rychlosti přenosu.
Je dobře známo, že vzhledem k jejich vysokým frekvencím a významné ztrátě cesty vyžadují signály MMWave menší antény. Tyto antény jsou seskupeny dohromady a vytvářejí úzký paprsek a antény s vysokým ziskem.
Jeden z primárních obtíží při návrhu filtru spočívá v přizpůsobení se rozměrům antény, zejména pro vysokofrekvenční filtry. Navíc výrobní tolerance a teplotní stabilita filtrů významně ovlivňují každý aspekt návrhu a výroby produktu.
Omezení velikosti v technologii mmwave
V tradičních anténních systémech pole musí být mezera mezi prvky menší než polovina vlnové délky (λ/2), aby se zabránilo rušení. Tento princip se stejně vztahuje na 5G antény. Například anténa pracující v pásmu 28 GHz má rozteč prvků přibližně 5 mm.
Fázovaná pole používaná v aplikacích MMWAVE často přijímají konstrukci rovinné struktury, jak je znázorněno níže, kde jsou antény (žluté oblasti) namontovány na desek s obvody (PCB) (zelené plochy) a desky obvodů (modré oblasti) mohou být připojeny kolmo s anténní deskou.
Prostor na těchto deskách obvodů je již minimální, ale rozvíjející se technologie zkoumají ještě kompaktnější ploché struktury, což znamená, že filtry a další bloky obvodu musí být výrazně menší, aby mohly být namontovány přímo na zadní straně PCB antény.
Dopad tolerance výroby na filtry
Vzhledem k významu filtrů MMWave hrají výrobní tolerance klíčovou roli, což ovlivňuje výkon i náklady filtru.
Pro další zkoumání těchto faktorů jsme porovnali tři odlišné metody výroby filtru 26 GHz:
Následující tabulka nastiňuje typické extrémní tolerance, se kterými se setkává ve výrobě:
Dopad tolerance na filtry mikropáskových mikropásků PCB
Jak je znázorněno níže, představí se návrh filtru mikropásů.
Konstrukční simulační křivka je následující:
Pro studium účinku tolerance na tento mikropáskový filtr PCB bylo vybráno osm potenciálních extrémních tolerance, což odhalilo pozoruhodné rozdíly.
Dopad tolerance na filtry PCB Stripline
Konstrukce filtru proužku, znázorněná níže, je sedmistupňová struktura s dielektrickými deskami 30 mil RO3003 nahoře a dole.
Roll-off je méně strmý a obdélníkový koeficient je nižší než koeficient mikropásky v důsledku absence nul poblíž passband, což má za následek suboptimální harmonický výkon při vzdálených frekvencích.
Podobně analýza tolerance naznačuje lepší citlivost ve srovnání s mikropáskovými liniemi.
Závěr
Pro 5G bezdrátová komunikace k dosažení rychlejších rychlostí je nezbytná technologie filtru MMWAVE při 20 GHz nebo vyšších frekvencích. Výzvy však přetrvávají z hlediska fyzických rozměrů, stability tolerance a výrobní složitosti.
Je tedy třeba pečlivě zvážit dopad tolerance na návrhy. Je zřejmé, že filtry SMT vykazují větší stabilitu než filtry Microstrip a Stripline, což naznačuje, že filtry povrchových montáže SMT se mohou objevit jako hlavní volba pro budoucí komunikaci MMWave.
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 příspěvku: 17-2024