Milimetru viļņu (mmWave) filtru tehnoloģija ir būtiska sastāvdaļa, lai nodrošinātu galveno 5G bezvadu saziņu, tomēr tā saskaras ar daudzām problēmām fizisko izmēru, ražošanas pielaides un temperatūras stabilitātes ziņā.
Galvenās 5G bezvadu komunikācijas jomā nākotnē galvenā uzmanība tiks pievērsta frekvenču, kas pārsniedz 20 GHz, izmantošanu mmWave spektrā, lai palielinātu joslas platuma jaudu, galu galā palielinot pārraides ātrumu.
Ir labi zināms, ka to augsto frekvenču un ievērojamo ceļa zudumu dēļ mmWave signāliem ir nepieciešamas mazākas antenas. Šīs antenas ir sagrupētas kopā, lai izveidotu šaura stara liela pastiprinājuma masīva antenas.
Viena no galvenajām filtru dizaina grūtībām ir pielāgošanās antenas izmēriem, īpaši augstfrekvences filtriem. Turklāt filtru ražošanas pielaides un temperatūras stabilitāte būtiski ietekmē katru produkta dizaina un ražošanas aspektu.
Lieluma ierobežojumi mmWave tehnoloģijā
Tradicionālajās antenu bloku sistēmās, lai izvairītos no traucējumiem, attālumam starp elementiem jābūt mazākiem par pusi no viļņa garuma (λ/2). Šis princips vienlīdz attiecas uz 5G staru veidojošām antenām. Piemēram, antenai, kas darbojas 28 GHz joslā, atstarpe starp elementiem ir aptuveni 5 mm. Līdz ar to masīva komponentiem jābūt ārkārtīgi maziem.
Fāzu bloki, ko izmanto mmWave lietojumprogrammās, bieži izmanto plakanu struktūru, kā parādīts tālāk, kur antenas (dzeltenās zonas) ir uzstādītas uz iespiedshēmu plates (PCB) (zaļie apgabali), un shēmas plates (zilās zonas) var savienot perpendikulāri antenas dēlis.
Vieta uz šīm shēmas platēm jau ir minimāla, taču jaunās tehnoloģijas pēta vēl kompaktākas plakanas konstrukcijas, kas nozīmē, ka filtriem un citiem ķēdes blokiem ir jābūt ievērojami mazākiem, lai tos varētu uzstādīt tieši antenas PCB aizmugurē.
Ražošanas pielaides ietekme uz filtriem
Ņemot vērā mmWave filtru nozīmi, ražošanas pielaidēm ir galvenā loma, kas ietekmē gan filtra veiktspēju, gan izmaksas.
Lai sīkāk izpētītu šos faktorus, mēs salīdzinājām trīs atšķirīgas 26 GHz filtru ražošanas metodes:
Šajā tabulā ir norādītas tipiskās ārkārtējās pielaides, ar kurām saskaras ražošanā:
Pielaides ietekme uz PCB mikrosloksnes filtriem
Kā parādīts zemāk, ir parādīts mikrosloksnes filtra dizains.
Dizaina simulācijas līkne ir šāda:
Lai izpētītu pielaides ietekmi uz šo PCB mikrosloksnes filtru, tika atlasītas astoņas iespējamās ekstremālās pielaides, atklājot ievērojamas atšķirības.
Pielaides ietekme uz PCB sloksnes filtriem
Slokslīnijas filtra dizains, kas parādīts zemāk, ir septiņu pakāpju struktūra ar 30 milj. RO3003 dielektriskām plāksnēm augšā un apakšā.
Ritināšana ir mazāk stāva, un taisnstūra koeficients ir zemāks par mikrosloksnes koeficientu, jo caurlaides joslas tuvumā nav nulles, kā rezultātā harmonikas veiktspēja ir neoptimāla attālās frekvencēs.
Tāpat pielaides analīze norāda uz labāku jutību salīdzinājumā ar mikrosloksnes līnijām.
Secinājums
Lai 5G bezvadu sakari sasniegtu lielāku ātrumu, ir obligāti jāizmanto mmWave filtru tehnoloģija, kas darbojas 20 GHz vai augstākās frekvencēs. Tomēr joprojām pastāv problēmas fizisko izmēru, pielaides stabilitātes un ražošanas sarežģītības ziņā.
Tādējādi rūpīgi jāapsver pielaides ietekme uz dizainu. Ir skaidrs, ka SMT filtriem ir lielāka stabilitāte nekā mikrosloksnes un sloksnes filtriem, kas liecina, ka SMT virsmas montāžas filtri var kļūt par galveno izvēli turpmākajiem mmWave sakariem.
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.
Izlikšanas laiks: 17. jūlijs 2024