A tecnoloxía de filtro de onda milimétrica (MMWave) é un compoñente crucial para habilitar a comunicación sen fíos de 5G, pero enfróntase a numerosos retos en termos de dimensións físicas, tolerancias de fabricación e estabilidade da temperatura.
No reino da comunicación sen fíos de 5G, o foco futuro cambiará cara a utilizar frecuencias por encima dos 20 GHz dentro do espectro MMWave para mellorar a capacidade de ancho de banda, aumentando finalmente as taxas de transmisión.
É sabido que debido ás súas altas frecuencias e á perda de ruta significativa, os sinais MMWave necesitan antenas máis pequenas. Estas antenas agrúpanse para formar antenas de matriz de gran tamaño estreito.
Unha das principais dificultades no deseño do filtro reside en adaptarse ás dimensións da antena, especialmente para os filtros de alta frecuencia. Ademais, as tolerancias de fabricación e a estabilidade da temperatura dos filtros afectan significativamente todos os aspectos do deseño e produción de produtos.
Restricións de tamaño na tecnoloxía MMWave
Nos sistemas de matriz de antenas tradicionais, o espazo entre elementos debe ser inferior á metade da lonxitude de onda (λ/2) para evitar interferencias. Este principio aplícase igualmente ás antenas de formación de feixes 5G. Por exemplo, unha antena que opera na banda de 28 GHz ten un espazo entre os elementos de aproximadamente 5 mm. De xeito importante, os compoñentes dentro da matriz deben ser extremadamente pequenos.
As matrices por fases empregadas en aplicacións MMWAVE adoitan adoptar un deseño de estrutura plana, como se ilustra a continuación, onde as antenas (áreas amarelas) están montadas en placas de circuíto impresas (PCBs) (áreas verdes) e as placas de circuíto (áreas azuis) poden conectarse perpendicularmente ao taboleiro da antena.
O espazo destas placas de circuíto xa é mínimo, pero as tecnoloxías emerxentes están a explorar estruturas planas aínda máis compactas, o que implica que os filtros e outros bloques de circuítos deben ser significativamente máis pequenos para ser montados directamente na parte traseira do PCB da antena.
Impacto das tolerancias de fabricación nos filtros
Dado o significado dos filtros MMWave, as tolerancias de fabricación xogan un papel fundamental, influíndo tanto no rendemento do filtro como no custo.
Para investigar aínda máis estes factores, comparamos tres métodos de fabricación de filtros de 26 GHz distintos:
A seguinte táboa describe as tolerancias extremas típicas que se atopan na produción:
Impacto de tolerancia nos filtros de microstrip PCB
Como se describe a continuación, móstrase un deseño de filtro de microstrip.
A curva de simulación de deseño é a seguinte:
Para estudar o efecto da tolerancia neste filtro de microstrip PCB, seleccionáronse oito potenciais tolerancias extremas, revelando diferenzas notables.
Impacto de tolerancia nos filtros de striplina PCB
O deseño do filtro Stripline, que se mostra a continuación, é unha estrutura de sete etapas con táboas dieléctricas de 30 mil RO3003 na parte superior e inferior.
O lanzamento é menos escarpado e o coeficiente rectangular é inferior ao do microstrip debido á ausencia de ceros preto da banda de paso, dando lugar a un rendemento armónico subóptimo a frecuencias distantes.
Do mesmo xeito, unha análise de tolerancia indica unha mellor sensibilidade en comparación coas liñas de microstrip.
Conclusión
Para a comunicación sen fíos de 5G para alcanzar velocidades máis rápidas, é imprescindible unha tecnoloxía de filtro MMWave que funciona con 20 GHz ou máis altas. Non obstante, os retos persisten en termos de dimensións físicas, estabilidade de tolerancia e complexidades de fabricación.
Así, debe considerarse coidadosamente o impacto das tolerancias nos deseños. É evidente que os filtros SMT presentan unha maior estabilidade que os filtros de microstrip e striplina, o que suxire que os filtros de montaxe superficial SMT poden xurdir como a elección principal para futuras comunicacións 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.
Tempo post: 17-2024 de xullo