Millimeter-wave (MMWave) filtertechnologie is een cruciale component om mainstream 5G draadloze communicatie mogelijk te maken, maar het wordt geconfronteerd met tal van uitdagingen in termen van fysieke dimensies, productietoleranties en temperatuurstabiliteit.
Op het gebied van mainstream 5G draadloze communicatie zal de toekomstige focus verleggen naar het gebruik van frequenties boven 20 GHz in het MMWave -spectrum om de bandbreedtecapaciteit te verbeteren, waardoor de transmissiesnelheden uiteindelijk worden verhoogd.
Het is bekend dat vanwege hun hoge frequenties en significant padverlies, MMWave-signalen kleinere antennes vereisen. Deze antennes zijn gegroepeerd om antennes met hoge gain array-antennes te vormen.
Een van de belangrijkste problemen in het filterontwerp ligt bij het aanpassen van de afmetingen van de antenne, vooral voor hoogfrequente filters. Bovendien beïnvloeden de productietoleranties en temperatuurstabiliteit van filters aanzienlijk elk aspect van productontwerp en productie.
Grootte beperkingen in MMWave -technologie
In traditionele antenne -array -systemen moet de afstand tussen elementen minder zijn dan de helft van de golflengte (λ/2) om interferentie te voorkomen. Dit principe is evenzeer van toepassing op 5G -beamvormende antennes. Een antenne die in de 28 GHz -band werkt, heeft bijvoorbeeld een elementafstand van ongeveer 5 mm. Vervolgens moeten componenten binnen de array extreem klein zijn.
Gefaseerde arrays die worden gebruikt in MMWave -toepassingen hanteren vaak een vlakke structuurontwerp, zoals hieronder geïllustreerd, waar antennes (gele gebieden) worden gemonteerd op gedrukte printplaten (PCB's) (groene gebieden) en printplaten (blauwe gebieden) kunnen loodrecht op de antennebord worden verbonden.
De ruimte op deze printplaten is al minimaal, maar opkomende technologieën onderzoeken nog meer compacte vlakke structuren, wat impliceert dat filters en andere circuitblokken aanzienlijk kleiner moeten zijn om direct aan de achterkant van de antenne -printplaat te worden gemonteerd.
Impact van de productietoleranties op filters
Gezien de betekenis van MMWave -filters, spelen productietoleranties een cruciale rol, die zowel filterprestaties als kosten beïnvloeden.
Om deze factoren verder te onderzoeken, hebben we drie verschillende 26 GHz -filterproductiemethoden vergeleken:
De volgende tabel schetst typische extreme toleranties die in de productie worden aangetroffen:
Tolerantie -impact op PCB -microstripfilters
Zoals hieronder weergegeven, wordt een microstrip -filterontwerp getoond.
De ontwerpsimulatiecurve is als volgt:
Om het effect van de tolerantie op dit PCB -microstripfilter te bestuderen, werden acht potentiële extreme toleranties geselecteerd, wat opmerkelijke verschillen onthulde.
Tolerantie -impact op PCB Stripline -filters
Het Stripline-filterontwerp, hieronder getoond, is een zeven-fasenstructuur met 30 MIL RO3003 diëlektrische planken aan de boven- en onderkant.
De roll-off is minder steil en de rechthoekige coëfficiënt is inferieur aan die van de microstrip vanwege de afwezigheid van nullen in de buurt van de passband, wat resulteert in suboptimale harmonische prestaties bij verre frequenties.
Evenzo duidt een tolerantieanalyse aan een betere gevoeligheid in vergelijking met microstriplijnen.
Conclusie
Voor 5G draadloze communicatie om hogere snelheden te bereiken, is MMWave -filtertechnologie die werkt met 20 GHz of hogere frequenties noodzakelijk. Uitdagingen blijven echter bestaan in termen van fysieke dimensies, tolerantiestabiliteit en productiecomplexiteiten.
De impact van toleranties op ontwerpen moet dus zorgvuldig worden overwogen. Het is duidelijk dat SMT-filters een grotere stabiliteit vertonen dan microstrip- en stripline-filters, wat suggereert dat SMT-oppervlaktemontagefilters kunnen ontstaan als de reguliere keuze voor toekomstige MMWave-communicatie.
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.
Posttijd: juli-17-2024