A milliméteres hullámú (mmWave) szűrőtechnológia kulcsfontosságú eleme a mainstream 5G vezeték nélküli kommunikáció lehetővé tételének, ugyanakkor számos kihívással néz szembe a fizikai méretek, a gyártási tűrések és a hőmérsékleti stabilitás tekintetében.
A mainstream 5G vezeték nélküli kommunikáció területén a jövőbeli hangsúly a mmWave spektrumon belüli 20 GHz feletti frekvenciák használatára fog áttevődni a sávszélesség-kapacitás növelése, és végső soron az átviteli sebesség fellendítése érdekében.
Közismert, hogy a mmWave jelek magas frekvenciái és jelentős útvonalveszteségük miatt kisebb antennákat igényelnek. Ezeket az antennákat keskenynyalábú, nagy nyereségű antennatömbökké csoportosítják.
A szűrők tervezésének egyik fő nehézsége az antenna méreteihez való alkalmazkodás, különösen a nagyfrekvenciás szűrők esetében. Ezenkívül a szűrők gyártási tűrései 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 fele (λ/2) az interferencia elkerülése érdekében. Ez az elv az 5G nyaláboló antennákra is vonatkozik. Például egy 28 GHz-es sávban működő antenna elemeinek távolsága körülbelül 5 mm. Következésképpen a antennarendszeren belüli alkatrészeknek rendkívül kicsinek kell lenniük.
Az mmWave alkalmazásokban alkalmazott fázisvezérelt antennák gyakran sík szerkezetűek, ahogy az alább látható, ahol az antennák (sárga területek) nyomtatott áramköri lapokra (NYÁK-okra) vannak felszerelve (zöld területek), és az áramköri lapok (kék területek) merőlegesen csatlakoztathatók az antennalaphoz.
Ezeken az áramköri lapokon már most is minimális a hely, de az új technológiák még kompaktabb, lapos szerkezeteket keresnek, ami azt jelenti, hogy a szűrőknek és más áramköri blokkoknak jelentősen kisebbeknek kell lenniük ahhoz, hogy közvetlenül az antenna NYÁK-jának hátuljára lehessen szerelni őket.
A gyártási tűrések hatása a szűrőkre
Az mmWave szűrők jelentősége miatt a gyártási tűrések kulcsszerepet játszanak, befolyásolva mind a szűrő teljesítményét, mind a költségét.
Ezen tényezők további vizsgálata érdekében összehasonlítottunk három különböző 26 GHz-es szűrőgyártási módszert:
A következő táblázat a gyártás során előforduló tipikus szélsőséges tűréshatárokat mutatja be:
A tolerancia hatása a NYÁK mikrocsíkos szűrőire
Amint az alább látható, egy mikrocsíkos szűrő kialakítása látható.
A tervezési szimulációs görbe a következő:
A tűréshatár hatásának vizsgálatához ezen a NYÁK-os mikrocsíkszűrőn nyolc potenciális szélső tűréshatárt választottak ki, amelyek jelentős különbségeket mutattak.
Toleranciahatás a NYÁK-szalagszűrőkre
Az alább látható szalagvezetékes szűrő kialakítása egy hétfokozatú szerkezet, amelynek tetején és alján 30 mil RO3003 dielektromos panelek találhatók.
A lecsengés kevésbé meredek, és a téglalap alakú együttható alacsonyabb, mint a mikrocsíké, mivel az átviteli sáv közelében nincsenek nullák, ami szuboptimális harmonikus teljesítményt eredményez a távoli frekvenciákon.
Hasonlóképpen, a toleranciaanalízis jobb érzékenységet mutat a mikrocsíkos vonalakhoz képest.
Következtetés
Ahhoz, hogy az 5G vezeték nélküli kommunikáció gyorsabb sebességet érjen el, elengedhetetlen a 20 GHz-es vagy magasabb frekvencián működő mmWave szűrőtechnológia. A fizikai méretek, a tűréshatárok stabilitása és a gyártási bonyolultságok azonban továbbra is kihívást jelentenek.
Ezért a tűrések hatását a tervekre gondosan mérlegelni kell. Nyilvánvaló, hogy az SMT szűrők nagyobb stabilitást mutatnak, mint a mikrocsík- és szalagvezeték-szűrők, ami arra utal, hogy az SMT felületszerelt szűrők válhatnak a jövőbeli mmWave kommunikáció fő választásává.
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.
Közzététel ideje: 2024. július 17.