Milimetrinių bangų (mmWave) filtrų technologija yra esminis komponentas, įgalinantis pagrindinį 5G belaidį ryšį, tačiau ji susiduria su daugybe iššūkių, susijusių su fiziniais matmenimis, gamybos tolerancija ir temperatūros stabilumu.
Įprasto 5G belaidžio ryšio srityje ateityje dėmesys bus nukreiptas į didesnių nei 20 GHz dažnių naudojimą mmWave spektre, siekiant padidinti pralaidumą ir galiausiai padidinti perdavimo spartą.
Gerai žinoma, kad dėl aukštų dažnių ir didelių kelio praradimų mmWave signalams reikia mažesnių antenų. Šios antenos yra sugrupuotos, kad sudarytų siauro pluošto, didelio stiprinimo matricos antenas.
Vienas iš pagrindinių filtrų dizaino sunkumų yra prisitaikymas prie antenos matmenų, ypač aukšto dažnio filtrams. Be to, gamybos tolerancijos ir filtrų temperatūros stabilumas daro didelę įtaką kiekvienam gaminio projektavimo ir gamybos aspektui.
Dydžio apribojimai mmWave technologijoje
Tradicinėse antenų matricų sistemose atstumas tarp elementų turi būti mažesnis nei pusė bangos ilgio (λ/2), kad būtų išvengta trukdžių. Šis principas vienodai taikomas 5G spinduliuotę formuojančioms antenoms. Pavyzdžiui, antenos, veikiančios 28 GHz dažnių juostoje, atstumas tarp elementų yra maždaug 5 mm. Todėl masyvo komponentai turi būti labai maži.
Fazinės matricos, naudojamos mmWave programose, dažnai turi plokštumos struktūrą, kaip parodyta toliau, kai antenos (geltonos sritys) montuojamos ant spausdintinių plokščių (PCB) (žaliosios zonos), o plokštės (mėlynos zonos) gali būti prijungtos statmenai antenos lenta.
Vietos šiose plokštėse jau yra minimali, tačiau atsirandančios technologijos tiria dar kompaktiškesnes plokščias konstrukcijas, o tai reiškia, kad filtrai ir kiti grandinių blokai turi būti žymiai mažesni, kad būtų galima montuoti tiesiai antenos PCB gale.
Gamybos leistinų nuokrypių įtaka filtrams
Atsižvelgiant į mmWave filtrų svarbą, gamybos tolerancijos atlieka pagrindinį vaidmenį, įtakojančios filtro veikimą ir kainą.
Norėdami toliau tirti šiuos veiksnius, palyginome tris skirtingus 26 GHz filtrų gamybos būdus:
Šioje lentelėje pateikiami tipiški gamyboje pasitaikantys kraštutiniai nuokrypiai:
Tolerancijos poveikis PCB mikrojuosteliniams filtrams
Kaip pavaizduota toliau, demonstruojamas mikrojuostos filtro dizainas.
Projektavimo modeliavimo kreivė yra tokia:
Norint ištirti tolerancijos poveikį šiam PCB mikrojuosteliniam filtrui, buvo atrinkti aštuoni galimi kraštutiniai nuokrypiai, atskleidžiantys reikšmingus skirtumus.
Tolerancijos poveikis PCB juostiniams filtrams
Juostinės linijos filtro konstrukcija, parodyta žemiau, yra septynių pakopų struktūra su 30 mln. RO3003 dielektrinėmis plokštėmis viršuje ir apačioje.
Riedėjimas yra ne toks staigus, o stačiakampio formos koeficientas yra mažesnis nei mikrojuostos, nes šalia pralaidumo juostos nėra nulių, todėl tolimuose dažniuose harmoninės savybės yra neoptimalios.
Panašiai tolerancijos analizė rodo geresnį jautrumą, palyginti su mikrojuostelių linijomis.
Išvada
Kad 5G belaidis ryšys būtų greitesnis, būtina naudoti mmWave filtrų technologiją, veikiančią 20 GHz ar aukštesniais dažniais. Tačiau išlieka iššūkių, susijusių su fiziniais matmenimis, tolerancijos stabilumu ir gamybos sudėtingumu.
Taigi, reikia atidžiai apsvarstyti leistinų nuokrypių poveikį dizainui. Akivaizdu, kad SMT filtrai pasižymi didesniu stabilumu nei mikrojuostiniai ir juostiniai filtrai, o tai rodo, kad SMT paviršiuje montuojami filtrai gali tapti pagrindiniu būsimų mmWave ryšių pasirinkimu.
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.
Paskelbimo laikas: 2024-07-17