Η τεχνολογία φίλτρου χιλιοστών (MMWAVE) είναι ένα κρίσιμο συστατικό για την ενεργοποίηση της κύριας ασύρματης επικοινωνίας 5G, αλλά αντιμετωπίζει πολλές προκλήσεις όσον αφορά τις φυσικές διαστάσεις, τις ανοχές της κατασκευής και τη σταθερότητα της θερμοκρασίας.
Στον τομέα της κύριας ασύρματης επικοινωνίας 5G, η μελλοντική εστίαση θα μετατοπιστεί προς τη χρήση συχνότητας άνω των 20 GHz εντός του φάσματος MMWAVE για την ενίσχυση της χωρητικότητας του εύρους ζώνης, ενισχύοντας τελικά τα ποσοστά μετάδοσης.
Είναι γνωστό ότι λόγω των υψηλών συχνοτήτων τους και της σημαντικής απώλειας διαδρομής, τα σήματα Mmwave απαιτούν μικρότερες κεραίες. Αυτές οι κεραίες ομαδοποιούνται για να σχηματίσουν κεραίες υψηλής δέσμης, υψηλής απόδοσης.
Μία από τις πρωταρχικές δυσκολίες στο σχεδιασμό του φίλτρου έγκειται στην προσαρμογή στις διαστάσεις της κεραίας, ειδικά για τα φίλτρα υψηλής συχνότητας. Επιπλέον, οι ανοχές στην κατασκευή και η σταθερότητα της θερμοκρασίας των φίλτρων επηρεάζουν σημαντικά κάθε πτυχή του σχεδιασμού και της παραγωγής του προϊόντος.
Περιορισμοί μεγέθους στην τεχνολογία MMWAVE
Στα παραδοσιακά συστήματα συστοιχίας κεραίας, η απόσταση μεταξύ των στοιχείων πρέπει να είναι μικρότερη από το ήμισυ του μήκους κύματος (λ/2) για να αποφευχθεί η παρεμβολή. Αυτή η αρχή ισχύει εξίσου για τις κεραίες μορφοποίησης δέσμης 5G. Για παράδειγμα, μια κεραία που λειτουργεί στη ζώνη των 28 GHz έχει μια απόσταση στοιχείων περίπου 5 mm.Concolly, τα εξαρτήματα εντός του πίνακα πρέπει να είναι εξαιρετικά μικρά.
Οι σταδιακές συστοιχίες που χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές MMWAVE συχνά υιοθετούν ένα σχεδιασμό επίπεδης δομής, όπως απεικονίζεται παρακάτω, όπου οι κεραίες (κίτρινες περιοχές) τοποθετούνται σε πίνακες τυπωμένων κυκλωμάτων (PCBs) (περιοχές πρασίνου) και οι πίνακες κυκλώματος (μπλε περιοχές) μπορούν να συνδεθούν κάθετα με την πλακέτα κεραίας.
Ο χώρος σε αυτούς τους πίνακες κυκλώματος είναι ήδη ελάχιστος, αλλά οι αναδυόμενες τεχνολογίες διερευνούν ακόμη πιο συμπαγείς επίπεδες δομές, υποδηλώνοντας ότι τα φίλτρα και άλλα μπλοκ κυκλώματος πρέπει να είναι σημαντικά μικρότερα ώστε να τοποθετούνται απευθείας στο πίσω μέρος του PCB της κεραίας.
Επιπτώσεις των ανοχών κατασκευής στα φίλτρα
Δεδομένης της σημασίας των φίλτρων MMWAVE, οι ανοχές κατασκευής διαδραματίζουν κεντρικό ρόλο, επηρεάζοντας τόσο την απόδοση του φίλτρου όσο και το κόστος.
Για να διερευνήσουμε περαιτέρω αυτούς τους παράγοντες, συγκρίναμε τρεις διαφορετικές μεθόδους παραγωγής φίλτρων 26 GHz:
Ο παρακάτω πίνακας περιγράφει τυπικές ακραίες ανοχές που συναντώνται στην παραγωγή:
Επιπτώσεις ανοχής στα φίλτρα Microstrip PCB
Όπως απεικονίζεται παρακάτω, παρουσιάζεται ένας σχεδιασμός φίλτρου μικροσφαιριδίων.
Η καμπύλη προσομοίωσης σχεδιασμού έχει ως εξής:
Για να μελετηθεί η επίδραση της ανοχής σε αυτό το φίλτρο Microstrip PCB, επιλέχθηκαν οκτώ πιθανές ακραίες ανοχές, αποκαλύπτοντας αξιοσημείωτες διαφορές.
Επιπτώσεις ανοχής στα φίλτρα Stripline PCB
Ο σχεδιασμός φίλτρου Stripline, που φαίνεται παρακάτω, είναι μια δομή επτά σταδίων με 30 mil RO3003 διηλεκτρικές σανίδες στο πάνω και στο κάτω μέρος.
Το roll-off είναι λιγότερο απότομο και ο ορθογώνιος συντελεστής είναι κατώτερος από εκείνον της μικροεπικοινωνίας λόγω της απουσίας μηδενικών κοντά στη ζώνη pass, με αποτέλεσμα την υποβέλτιστη αρμονική απόδοση σε μακρινές συχνότητες.
Ομοίως, μια ανάλυση ανοχής υποδεικνύει καλύτερη ευαισθησία σε σύγκριση με τις γραμμές microstrip.
Σύναψη
Για την ασύρματη επικοινωνία 5G για την επίτευξη ταχύτερων ταχύτητων, η τεχνολογία φίλτρου MMWAVE που λειτουργεί σε 20 GHz ή υψηλότερες συχνότητες είναι επιτακτική. Ωστόσο, οι προκλήσεις παραμένουν όσον αφορά τις φυσικές διαστάσεις, τη σταθερότητα ανοχής και τις πολυπλοκότητες της παραγωγής.
Έτσι, ο αντίκτυπος των ανοχών στα σχέδια πρέπει να εξεταστεί προσεκτικά. Είναι προφανές ότι τα φίλτρα SMT παρουσιάζουν μεγαλύτερη σταθερότητα από τα φίλτρα microstrip και stripline, υποδηλώνοντας ότι τα φίλτρα επιφάνειας SMT μπορούν να εμφανιστούν ως η κύρια επιλογή για τις μελλοντικές επικοινωνίες 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.
Χρόνος δημοσίευσης: Ιουλ-17-2024