A milliméter-hullámú (mmWave) szűrőtechnológia kulcsfontosságú eleme az általános 5G vezeték nélküli kommunikáció lehetővé tételének, ugyanakkor számos kihívással néz szembe a fizikai méretek, a gyártási tűréshatárok és a hőmérséklet-stabilitás tekintetében.
A mainstream 5G vezeték nélküli kommunikáció területén a jövőben a hangsúly a 20 GHz feletti frekvenciák hasznosítása felé tolódik el az mmWave spektrumon belül a sávszélesség-kapacitás növelése, végső soron az átviteli sebesség növelése érdekében.
Köztudott, hogy az mmWave jelek nagy frekvenciájuk és jelentős útvesztésük miatt kisebb antennákat tesznek szükségessé. Ezeket az antennákat csoportosítva keskeny nyalábú, nagy nyereségű antennákat alkotnak.
A szűrőtervezés egyik elsődleges nehézsége az antenna méreteihez való alkalmazkodás, különösen a nagyfrekvenciás szűrők esetében. Ezenkívül a szűrők gyártási tűrése és hőmérsékleti stabilitása jelentősen befolyásolja a terméktervezés és -gyártás minden aspektusát.
Méretkorlátozások az mmWave technológiában
A hagyományos antennarendszerekben az elemek közötti távolságnak kisebbnek kell lennie, mint a hullámhossz (λ/2) fele az interferencia elkerülése érdekében. Ez az elv az 5G sugárformáló antennákra is érvényes. Például egy 28 GHz-es sávban működő antenna elemtávolsága körülbelül 5 mm. Következésképpen a tömbön belüli komponenseknek rendkívül kicsiknek kell lenniük.
Az mmWave alkalmazásokban alkalmazott fázistömbök gyakran sík szerkezeti felépítést alkalmaznak, amint az alább látható, ahol az antennák (sárga területek) nyomtatott áramköri kártyákra (NYÁK) vannak felszerelve (zöld területek), és az áramköri lapok (kék területek) merőlegesen csatlakoztathatók a antenna tábla.
Ezeken az áramköri lapokon a hely már minimális, de a feltörekvő technológiák még kompaktabb lapos szerkezeteket kutatnak, ami azt jelenti, hogy a szűrőknek és más áramköri blokkoknak lényegesen kisebbnek kell lenniük ahhoz, hogy közvetlenül az antenna PCB hátoldalára szereljék őket.
A gyártási tűréshatárok hatása a szűrőkre
Tekintettel az mmWave szűrők jelentőségére, a gyártási tűréshatárok kulcsszerepet játszanak, mind a szűrő teljesítményét, mind a költségeket befolyásolják.
E tényezők további vizsgálatához három különböző 26 GHz-es szűrőgyártási módszert hasonlítottunk össze:
Az alábbi táblázat felvázolja a gyártás során előforduló tipikus szélsőséges tűréseket:
Tolerancia hatása a PCB mikroszalagos szűrőkre
Az alábbiak szerint egy mikrocsíkos szűrőt mutatunk be.
A tervezési szimulációs görbe a következő:
A tolerancia ezen PCB mikroszalagos szűrőre gyakorolt hatásának vizsgálatához nyolc lehetséges extrém tűrést választottunk ki, amelyek jelentős különbségeket tártak fel.
Tolerancia hatása a PCB szalagos szűrőkre
Az alább látható szalagvezetékes szűrő kialakítása egy hétfokozatú szerkezet, 30 mil RO3003 dielektromos kártyákkal a tetején és az alján.
A legurulás kevésbé meredek, és a téglalap alakú együttható alacsonyabb a mikrocsíknál, mivel az áteresztősáv közelében nincsenek nullák, ami szuboptimális harmonikus teljesítményt eredményez távoli frekvenciákon.
Hasonlóképpen, a toleranciaanalízis jobb érzékenységet mutat a mikrocsíkos vonalakhoz képest.
Következtetés
A nagyobb sebesség eléréséhez az 5G vezeték nélküli kommunikációhoz elengedhetetlen a 20 GHz-es vagy magasabb frekvencián működő mmWave szűrőtechnológia. A fizikai méretek, a tűrésstabilitás és a gyártás bonyolultsága tekintetében azonban továbbra is kihívások vannak.
Ezért gondosan mérlegelni kell a tűréseknek a tervekre gyakorolt hatását. Nyilvánvaló, hogy az SMT szűrők nagyobb stabilitást mutatnak, mint a mikroszalagos és szalagos szűrők, ami arra utal, hogy az SMT felületre szerelhető szűrők a jövőbeni mmWave kommunikáció főbb választása lehet.
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.
Feladás időpontja: 2024. július 17