Технологія фільтрації міліметрових хвиль (mmWave) є ключовим компонентом для забезпечення широкого бездротового зв'язку 5G, проте вона стикається з численними проблемами з точки зору фізичних розмірів, виробничих допусків та температурної стабільності.
У сфері широкого бездротового зв'язку 5G у майбутньому основна увага буде зміщена на використання частот вище 20 ГГц у міліметровому діапазоні хвиль для розширення пропускної здатності, що зрештою призведе до збільшення швидкості передачі.
Загальновідомо, що через високі частоти та значні втрати на трасі, сигнали міліметрових хвиль вимагають менших антен. Ці антени групуються разом, утворюючи вузькопроменеві антенні решітки з високим коефіцієнтом посилення.
Одна з основних труднощів у проектуванні фільтрів полягає в адаптації до розмірів антени, особливо для високочастотних фільтрів. Крім того, виробничі допуски та температурна стабільність фільтрів суттєво впливають на кожен аспект проектування та виробництва продукту.
Обмеження розміру в технології mmWave
У традиційних системах антенних решіток відстань між елементами має бути меншою за половину довжини хвилі (λ/2), щоб уникнути перешкод. Цей принцип також стосується антен 5G з формуванням променя. Наприклад, антена, що працює в діапазоні 28 ГГц, має відстань між елементами приблизно 5 мм. Отже, компоненти в решітці повинні бути надзвичайно малими.
Фазовані антенні решітки, що використовуються в міліметровому діапазоні, часто мають планарну структуру, як показано нижче, де антени (жовті області) встановлені на друкованих платах (PCB) (зелені області), а друковані плати (сині області) можуть бути підключені перпендикулярно до плати антени.
Простір на цих друкованих платах і так мінімальний, але новітні технології досліджують ще більш компактні плоскі структури, а це означає, що фільтри та інші блоки схем повинні бути значно меншими для монтажу безпосередньо на задній панелі друкованої плати антени.
Вплив виробничих допусків на фільтри
З огляду на важливість фільтрів міліметрового діапазону, виробничі допуски відіграють ключову роль, впливаючи як на продуктивність фільтра, так і на його вартість.
Для подальшого дослідження цих факторів ми порівняли три різні методи виготовлення фільтрів на 26 ГГц:
У наступній таблиці наведено типові граничні допуски, що зустрічаються у виробництві:
Вплив допусків на мікросмужкові фільтри друкованих плат
Як зображено нижче, продемонстровано конструкцію мікросмужкового фільтра.
Крива симуляції проектування має наступний вигляд:
Для вивчення впливу допуску на цей мікросмужковий фільтр для друкованої плати було обрано вісім потенційних граничних допусків, що виявили помітні відмінності.
Вплив допусків на смужкові фільтри на друкованій платі
Конструкція смужкового фільтра, показана нижче, являє собою семиступінчасту структуру з діелектричними платами RO3003 товщиною 30 міл зверху та знизу.
Спад менш крутий, а прямокутний коефіцієнт нижчий, ніж у мікросмужкової матриці, через відсутність нулів поблизу смуги пропускання, що призводить до неоптимальних гармонік на віддалених частотах.
Аналогічно, аналіз допусків показує кращу чутливість порівняно з мікросмужковими лініями.
Висновок
Для досягнення вищих швидкостей бездротового зв'язку 5G технологія фільтрації mmWave, що працює на частотах 20 ГГц або вище, є вкрай важливою. Однак проблеми, пов'язані з фізичними розмірами, стабільністю допусків та складністю виробництва, залишаються.
Таким чином, вплив допусків на конструкції необхідно ретельно враховувати. Очевидно, що поверхнево-монтовані фільтри (SMT) демонструють більшу стабільність, ніж мікросмужкові та смужкові фільтри, що свідчить про те, що поверхнево-монтовані фільтри (SMT) можуть стати основним вибором для майбутнього зв'язку міліметрового діапазону.
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.
Час публікації: 17 липня 2024 р.