La tecnologia de filtres d’ona mil·limètrica (mmWave) és un component crucial per permetre la comunicació sense fils 5G principal, però s’enfronta a nombrosos reptes en termes de dimensions físiques, toleràncies de fabricació i estabilitat de la temperatura.
En el terreny de la comunicació sense fils 5G principal, el futur es centrarà cap a l’ús de freqüències superiors a 20 GHz dins de l’espectre MMWave per millorar la capacitat d’ample de banda, augmentant finalment les taxes de transmissió.
És ben sabut que, a causa de les seves altes freqüències i la pèrdua important de ruta, els senyals de MMWave necessiten antenes més petites. Aquestes antenes s’agrupen per formar antenes de matriu de feixos estrets.
Una de les dificultats principals en el disseny del filtre rau en l’adaptació a les dimensions de l’antena, especialment per als filtres d’alta freqüència. A més, les toleràncies de fabricació i l'estabilitat de la temperatura dels filtres afecten significativament tots els aspectes del disseny i la producció del producte.
Restriccions de mida en la tecnologia mmwave
En els sistemes tradicionals de matriu d’antenes, l’espai entre elements ha de ser inferior a la meitat de la longitud d’ona (λ/2) per evitar interferències. Aquest principi s'aplica igualment a les antenes en forma de feix de 5G. Per exemple, una antena que opera a la banda de 28 GHz té un espai d’espai d’elements d’aproximadament 5 mm. CONSEMENTAMENT, els components de la matriu han de ser extremadament petits.
Les matrius en fase emprades en aplicacions MMWave sovint adopten un disseny d’estructura plana, com es mostra a continuació, on les antenes (zones grogues) es munten en taules de circuit imprès (PCBS) (zones verdes) i les plaques de circuit (zones blaves) es poden connectar perpendicularment a la placa d’antenes.
L’espai d’aquestes plaques de circuit ja és mínim, però les tecnologies emergents estan explorant encara més estructures planes compactes, cosa que implica que els filtres i altres blocs de circuits han de ser significativament menors per muntar -los directament a la part posterior de l’antena PCB.
Impacte de les toleràncies de fabricació en els filtres
Tenint en compte la importància dels filtres MMWave, les toleràncies de fabricació tenen un paper fonamental, influint tant en el rendiment del filtre com en el cost.
Per investigar encara més aquests factors, vam comparar tres mètodes diferents de fabricació de filtres de 26 GHz:
La taula següent descriu les toleràncies extremes típiques que es troben en la producció:
Impacte de tolerància en els filtres de microstrip PCB
Tal com es mostra a continuació, es presenta un disseny de filtres de microstrip.
La corba de simulació de disseny és la següent:
Per estudiar l'efecte de la tolerància en aquest filtre de microstrip PCB, es van seleccionar vuit possibles toleràncies extremes, revelant diferències notables.
Impacte de la tolerància en els filtres de striplina PCB
El disseny del filtre de Stripline, que es mostra a continuació, és una estructura de set etapes amb plaques dielèctriques RO3003 de 30 milions a la part superior i inferior.
El desplegament és menys abrupte i el coeficient rectangular és inferior al del microstrip a causa de l'absència de zeros a prop de la banda de pas, donant lloc a un rendiment harmònic subòptim a freqüències llunyanes.
De la mateixa manera, una anàlisi de tolerància indica una millor sensibilitat en comparació amb les línies de microstrip.
Conclusió
Per a la comunicació sense fils 5G per aconseguir velocitats més ràpides, la tecnologia de filtres MMWave que funciona a 20 GHz o freqüències superiors és imprescindible. No obstant això, els reptes persisteixen en termes de dimensions físiques, estabilitat de tolerància i complexitats de fabricació.
Per tant, cal tenir en compte l’impacte de les toleràncies en els dissenys. És evident que els filtres SMT presenten una estabilitat més gran que els filtres de microstrip i estriplina, cosa que suggereix que els filtres de muntatge de superfície SMT poden sorgir com a elecció principal per a futures comunicacions 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.
Posat: 17 de juliol-2024