Технологія фільтра міліметрових хвиль (mmWave) є ключовим компонентом у створенні стандартного бездротового зв’язку 5G, але вона стикається з численними проблемами щодо фізичних розмірів, виробничих допусків і температурної стабільності.
У сфері широкомасштабного бездротового зв’язку 5G майбутня увага буде зміщена в бік використання частот вище 20 ГГц у діапазоні мм-хвиль, щоб збільшити пропускну здатність, зрештою підвищивши швидкість передачі.
Загальновідомо, що через високі частоти та значні втрати на шляху сигнали хвиль мм вимагають менших антен. Ці антени згруповані разом, щоб утворити антенну решітку з вузьким променем і високим коефіцієнтом посилення.
Одна з головних 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 менше половини довжини хвилі (λ/2), щоб уникнути перешкод. Цей принцип також стосується антен 5G, що формують промінь. Наприклад, антена, що працює в діапазоні 28 ГГц, має відстань між елементами приблизно 5 мм. Отже, компоненти всередині решітки мають бути надзвичайно малими.
Фазові решітки, що використовуються в програмах mmWave, часто мають плоску конструкцію, як показано нижче, де антени (жовті області) встановлені на друкованих платах (PCB) (зелені області), а друковані плати (сині області) можуть бути підключені перпендикулярно до антенна плата.
Місця на цих друкованих платах уже мінімально, але нові технології досліджують навіть більш компактні плоскі структури, маючи на увазі, що фільтри та інші схемні блоки повинні бути значно меншими, щоб монтуватися безпосередньо на задній частині друкованої плати антени.
Вплив виробничих допусків на фільтри
Враховуючи важливість фільтрів mmWave, виробничі допуски відіграють ключову роль, впливаючи як на продуктивність фільтра, так і на вартість.
Для подальшого вивчення цих факторів ми порівняли три різні методи виробництва фільтрів 26 ГГц:
У наступній таблиці наведено типові екстремальні допуски, які зустрічаються під час виробництва:
Допустимий вплив на мікросмужкові фільтри друкованої плати
Як показано нижче, представлена конструкція мікросмужкового фільтра.
Крива моделювання дизайну виглядає наступним чином:
Щоб вивчити вплив допуску на цей мікросмужковий фільтр друкованої плати, було вибрано вісім потенційних екстремальних допусків, які виявили помітні відмінності.
Вплив допуску на смугові фільтри друкованої плати
Конструкція смужкового фільтра, показана нижче, являє собою семиступеневу структуру з діелектричними платами RO3003 30 mil у верхній і нижній частині.
Спад менш крутий, а прямокутний коефіцієнт поступається мікросмужковому через відсутність нулів поблизу смуги пропускання, що призводить до неоптимальної продуктивності гармонік на віддалених частотах.
Так само аналіз допуску вказує на кращу чутливість порівняно з мікросмужковими лініями.
Висновок
Щоб бездротовий зв’язок 5G досягав вищих швидкостей, необхідна технологія фільтра mmWave, що працює на частотах 20 ГГц або вище. Однак залишаються проблеми щодо фізичних розмірів, стабільності допуску та складності виробництва.
Таким чином, слід ретельно враховувати вплив допусків на конструкції. Очевидно, що SMT-фільтри демонструють більшу стабільність, ніж мікросмужкові та смугові фільтри, що свідчить про те, що SMT-фільтри для поверхневого монтажу можуть стати основним вибором для майбутніх мм-хвильових комунікацій.
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