Milimetrinių bangų (mmWave) filtrų technologija yra labai svarbus komponentas, užtikrinantis pagrindinį 5G belaidį ryšį, tačiau ji susiduria su daugybe iššūkių, susijusių su fiziniais matmenimis, gamybos tolerancijomis ir temperatūros stabilumu.
Pagrindinio 5G belaidžio ryšio srityje ateityje dėmesys bus nukreiptas į dažnių, viršijančių 20 GHz, naudojimą mmWave spektre, siekiant padidinti pralaidumą ir galiausiai padidinti perdavimo greitį.
Gerai žinoma, kad dėl aukštų dažnių ir didelių kelio nuostolių mmWave signalams reikalingos mažesnės antenos. Šios antenos yra sugrupuotos ir sudaro siauro spindulio, didelio stiprinimo masyvo antenas.
Vienas iš pagrindinių filtrų projektavimo sunkumų yra prisitaikymas prie antenos matmenų, ypač aukšto dažnio filtrų atveju. Be to, filtrų gamybos tolerancijos ir temperatūros stabilumas daro didelę įtaką kiekvienam gaminio projektavimo ir gamybos aspektui.
Dydžio apribojimai mmWave technologijoje
Tradicinėse antenų gardelių sistemose atstumas tarp elementų turi būti mažesnis nei pusė bangos ilgio (λ/2), kad būtų išvengta trukdžių. Šis principas vienodai taikomas ir 5G spindulį formuojančioms antenoms. Pavyzdžiui, antenos, veikiančios 28 GHz dažnių juostoje, elementų atstumas yra maždaug 5 mm. Todėl gardelės komponentai turi būti itin maži.
Fazinės antenos, naudojamos milimetrų bangų srityje, dažnai turi plokštuminę struktūrą, kaip parodyta toliau, kur antenos (geltonos sritys) yra sumontuotos ant spausdintinių plokščių (PCB) (žalios sritys), o plokštės (mėlynos sritys) gali būti prijungtos statmenai antenos plokštei.
Šiose spausdintinėse plokštėse užimama vieta jau yra minimali, tačiau besiformuojančios technologijos leidžia kurti dar kompaktiškesnes plokščias konstrukcijas, o tai reiškia, kad filtrai ir kiti grandinių blokai turi būti žymiai mažesni, kad juos būtų galima montuoti tiesiai antenos spausdintinės plokštės gale.
Gamybos tolerancijų poveikis filtrams
Atsižvelgiant į mmWave filtrų svarbą, gamybos tolerancijos vaidina lemiamą vaidmenį, darydamos įtaką tiek filtro veikimui, tiek kainai.
Norėdami toliau ištirti šiuos veiksnius, palyginome tris skirtingus 26 GHz filtrų gamybos metodus:
Šioje lentelėje pateikiami tipiniai gamybos metu sutinkami ribiniai tolerancijos dydžiai:
Tolerancijos poveikis PCB mikrobangų filtrams
Kaip pavaizduota žemiau, parodytas mikrobangų filtro dizainas.
Projektavimo modeliavimo kreivė yra tokia:
Norint ištirti tolerancijos poveikį šiam PCB mikrobangų filtrui, buvo pasirinkti aštuoni galimi kraštutiniai tolerancijos lygiai, atskleidžiantys pastebimus skirtumus.
Tolerancijos poveikis PCB juostinių linijų filtrams
Žemiau parodytas juostinio filtro dizainas yra septynių pakopų struktūra su 30 mil RO3003 dielektrinėmis plokštėmis viršuje ir apačioje.
Riedėjimo efektas yra ne toks status, o stačiakampio koeficientas yra mažesnis nei mikrobangų juostos dėl nulių nebuvimo šalia pralaidumo juostos, todėl harmoninis našumas tolimuose dažniuose yra neoptimalus.
Panašiai tolerancijos analizė rodo geresnį jautrumą, palyginti su mikrobangų linijomis.
Išvada
Kad 5G belaidis ryšys pasiektų didesnį greitį, būtina mmWave filtro technologija, veikianti 20 GHz ar aukštesniais dažniais. Tačiau vis dar kyla iššūkių, susijusių su fiziniais matmenimis, tolerancijos stabilumu ir gamybos sudėtingumu.
Todėl reikia atidžiai apsvarstyti tolerancijų poveikį konstrukcijoms. Akivaizdu, kad SMT filtrai pasižymi didesniu stabilumu nei mikrobangų ir juostinių linijų filtrai, o tai rodo, kad SMT paviršinio montavimo filtrai gali tapti pagrindiniu pasirinkimu būsimoms milimetrinių bangų komunikacijoms.
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.
Įrašo laikas: 2024 m. liepos 17 d.