Tehnologia de filtrare cu unde milimetrice (mmWave) este o componentă esențială pentru a permite comunicarea fără fir 5G, dar se confruntă cu numeroase provocări în ceea ce privește dimensiunile fizice, toleranțele de fabricație și stabilitatea temperaturii.
În domeniul comunicațiilor fără fir 5G mainstream, atenția viitoare se va îndrepta către utilizarea frecvențelor de peste 20 GHz în spectrul mmWave pentru a îmbunătăți capacitatea lățimii de bandă, crescând în cele din urmă ratele de transmisie.
Este binecunoscut faptul că, datorită frecvențelor lor înalte și pierderii semnificative a traseului, semnalele mmWave necesită antene mai mici. Aceste antene sunt grupate împreună pentru a forma antene cu fascicul îngust, cu câștig ridicat.
Una dintre dificultățile principale în proiectarea filtrului constă în adaptarea la dimensiunile antenei, în special pentru filtrele de înaltă frecvență. În plus, toleranțele de fabricație și stabilitatea temperaturii filtrelor influențează semnificativ fiecare aspect al proiectării și producției produsului.
Constrângeri de dimensiune în tehnologia mmWave
În sistemele tradiționale cu matrice de antene, distanța dintre elemente trebuie să fie mai mică de jumătate din lungimea de undă (λ/2) pentru a evita interferența. Acest principiu se aplică în egală măsură antenelor de formare a fasciculului 5G. De exemplu, o antenă care funcționează în banda de 28 GHz are o distanță între elemente de aproximativ 5 mm. În consecință, componentele din cadrul matricei trebuie să fie extrem de mici.
Rețelele în fază utilizate în aplicațiile mmWave adoptă adesea o structură plană, așa cum este ilustrat mai jos, unde antenele (zonele galbene) sunt montate pe plăci de circuite imprimate (PCB-uri) (zonele verzi), iar plăcile de circuite (zonele albastre) pot fi conectate perpendicular pe placa de antenă.
Spațiul pe aceste plăci de circuite este deja minim, dar tehnologiile emergente explorează structuri plate și mai compacte, ceea ce implică faptul că filtrele și alte blocuri de circuite trebuie să fie semnificativ mai mici pentru a fi montate direct pe partea din spate a PCB-ului antenei.
Impactul toleranțelor de fabricație asupra filtrelor
Având în vedere importanța filtrelor mmWave, toleranțele de fabricație joacă un rol esențial, influențând atât performanța filtrului, cât și costul.
Pentru a investiga în continuare acești factori, am comparat trei metode distincte de fabricare a filtrelor de 26 GHz:
Următorul tabel prezintă toleranțele extreme tipice întâlnite în producție:
Impactul toleranței asupra filtrelor microbande PCB
După cum este prezentat mai jos, este prezentat un design de filtru cu microbandă.
Curba de simulare a proiectării este următoarea:
Pentru a studia efectul toleranței asupra acestui filtru microbandă PCB, au fost selectate opt toleranțe potențiale extreme, dezvăluind diferențe notabile.
Impactul toleranței asupra filtrelor Stripline PCB
Designul filtrului stripline, prezentat mai jos, este o structură în șapte trepte cu plăci dielectrice de 30 mil RO3003 în partea de sus și de jos.
Deplasarea este mai puțin abruptă, iar coeficientul dreptunghiular este inferior celui al microbandei din cauza absenței zerourilor în apropierea benzii de trecere, rezultând performanțe armonice suboptime la frecvențe îndepărtate.
În mod similar, o analiză de toleranță indică o sensibilitate mai bună în comparație cu liniile microbande.
Concluzie
Pentru ca comunicația wireless 5G să atingă viteze mai mari, tehnologia de filtru mmWave care funcționează la frecvențe de 20 GHz sau mai mari este imperativă. Cu toate acestea, provocările persistă în ceea ce privește dimensiunile fizice, stabilitatea toleranței și complexitățile de producție.
Astfel, impactul toleranțelor asupra proiectelor trebuie luat în considerare cu atenție. Este evident că filtrele SMT prezintă o stabilitate mai mare decât filtrele microstrip și stripline, ceea ce sugerează că filtrele SMT cu montare la suprafață pot apărea ca alegerea principală pentru viitoarele comunicații mmWave.
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.
Ora postării: Iul-17-2024