Millimeter-bølge (MMWave) filterteknologi er en avgjørende komponent for å muliggjøre mainstream 5G trådløs kommunikasjon, men den står overfor mange utfordringer når det gjelder fysiske dimensjoner, produksjonstoleranser og temperaturstabilitet.
I området for mainstream 5G trådløs kommunikasjon, vil fremtidens fokus skifte mot å bruke frekvenser over 20 GHz i MMWave -spekteret for å forbedre båndbreddekapasiteten, og til slutt øke overføringshastigheten.
Det er velkjent at på grunn av deres høye frekvenser og betydelig banetap, krever MMWave-signaler mindre antenner. Disse antennene er gruppert sammen for å danne smal bjelke, høygain-array-antenner.
En av de viktigste vanskene med filterdesign ligger i å tilpasse seg antennes dimensjoner, spesielt for høyfrekvente filtre. I tillegg påvirker produksjonstoleransene og temperaturstabiliteten til filtre alle aspekter av produktdesign og produksjon betydelig.
Størrelsesbegrensninger i MMWave -teknologi
I tradisjonelle antennearray -systemer må avstanden mellom elementer være mindre enn halvparten av bølgelengden (λ/2) for å unngå forstyrrelser. Dette prinsippet gjelder lignende for 5G -bjelkeformende antenner. For eksempel har en antenne som opererer i 28 GHz -båndet et elementavstand på omtrent 5 mm.
Fasede matriser ansatt i MMWave -applikasjoner tar ofte i bruk en plan strukturdesign, som illustrert nedenfor, der antenner (gule områder) er montert på trykte kretskort (PCB) (grønne områder), og kretskort (blå områder) kan kobles vinkelrett på antennetavlen.
Plassen på disse kretskortene er allerede minimalt, men nye teknologier undersøker enda mer kompakte flate strukturer, noe som antyder at filtre og andre kretslokker må være betydelig mindre for å bli montert direkte på baksiden av antenne PCB.
Effekten av produksjonstoleranser på filtre
Gitt betydningen av MMWave -filtre, spiller produksjonstoleranser en sentral rolle, og påvirker både filterytelse og kostnader.
For å undersøke disse faktorene ytterligere, sammenlignet vi tre distinkte 26 GHz filterproduksjonsmetoder:
Følgende tabell skisserer typiske ekstreme toleranser som oppstår i produksjonen:
Toleransepåvirkning på PCB -mikrostripfilter
Som avbildet nedenfor, vises en mikrostripfilterdesign.
Designsimuleringskurven er som følger:
For å studere toleransenes effekt på dette PCB -mikrostripfilteret ble åtte potensielle ekstreme toleranser valgt, noe som avdekket bemerkelsesverdige forskjeller.
Toleransepåvirkning på PCB -striplinfiltre
Striplinefilterutformingen, vist nedenfor, er en syv-trinns struktur med 30 mil RO3003 dielektriske brett øverst og bunn.
Avrullingen er mindre bratt, og den rektangulære koeffisienten er dårligere enn mikrostripen på grunn av fraværet av nuller nær passbåndet, noe som resulterer i suboptimal harmonisk ytelse ved fjerne frekvenser.
Tilsvarende indikerer en toleranseanalyse bedre følsomhet sammenlignet med mikrostripelinjer.
Konklusjon
For 5G trådløs kommunikasjon for å oppnå raskere hastigheter, er MMWave -filterteknologi som opererer med 20 GHz eller høyere frekvenser. Imidlertid vedvarer utfordringene med tanke på fysiske dimensjoner, toleransestabilitet og produksjonskompleksiteter.
Dermed må effekten av toleranser på design vurderes nøye. Det er tydelig at SMT-filtre viser større stabilitet enn mikrostrip- og striplinfilter, noe som antyder at SMT overflatemonteringsfilter kan dukke opp som mainstream-valget for fremtidig MMWave-kommunikasjon.
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.
Post Time: Jul-17-2024