Milimetre dalga (mmWave) filtre teknolojisi, ana akım 5G kablosuz iletişimini mümkün kılan önemli bir bileşendir, ancak fiziksel boyutlar, üretim toleransları ve sıcaklık kararlılığı açısından çok sayıda zorlukla karşı karşıyadır.
Ana akım 5G kablosuz iletişim alanında, gelecekteki odak noktası, bant genişliği kapasitesini artırmak ve nihayetinde iletim hızlarını yükseltmek için mmWave spektrumunda 20 GHz'nin üzerindeki frekansların kullanılmasına doğru kayacaktır.
Yüksek frekansları ve önemli yol kayıpları nedeniyle mmWave sinyallerinin daha küçük antenler gerektirdiği bilinmektedir. Bu antenler, dar ışınlı, yüksek kazançlı dizi antenler oluşturmak üzere bir araya getirilir.
Filtre tasarımındaki temel zorluklardan biri, özellikle yüksek frekanslı filtreler için anten boyutlarına uyum sağlamaktır. Ayrıca, filtrelerin üretim toleransları ve sıcaklık kararlılığı, ürün tasarımı ve üretiminin her aşamasını önemli ölçüde etkiler.
mmWave Teknolojisindeki Boyut Kısıtlamaları
Geleneksel anten dizisi sistemlerinde, paraziti önlemek için elemanlar arasındaki boşluk dalga boyunun yarısından (λ/2) az olmalıdır. Bu ilke, 5G ışın oluşturma antenleri için de geçerlidir. Örneğin, 28 GHz bandında çalışan bir antenin eleman aralığı yaklaşık 5 mm'dir. Sonuç olarak, dizi içindeki bileşenler son derece küçük olmalıdır.
mmWave uygulamalarında kullanılan faz dizileri, aşağıda gösterildiği gibi genellikle düzlemsel bir yapı tasarımını benimser; bu tasarımda antenler (sarı alanlar) baskılı devre kartlarına (PCB'ler) (yeşil alanlar) monte edilir ve devre kartları (mavi alanlar) anten kartına dik olarak bağlanabilir.
Bu devre kartlarındaki alan zaten minimum düzeyde, ancak yeni teknolojiler daha kompakt düz yapıları araştırıyor; bu da filtrelerin ve diğer devre bloklarının doğrudan anten PCB'sinin arkasına monte edilebilmesi için önemli ölçüde daha küçük olması gerektiği anlamına geliyor.
Üretim Toleranslarının Filtreler Üzerindeki Etkisi
mmWave filtrelerinin önemi göz önüne alındığında, üretim toleransları hem filtre performansını hem de maliyeti etkileyen önemli bir rol oynamaktadır.
Bu faktörleri daha detaylı incelemek için üç farklı 26 GHz filtre üretim yöntemini karşılaştırdık:
Aşağıdaki tabloda üretimde karşılaşılan tipik aşırı toleranslar özetlenmiştir:
PCB Mikroşerit Filtreler Üzerindeki Tolerans Etkisi
Aşağıda gösterildiği gibi bir mikroşerit filtre tasarımı gösterilmektedir.
Tasarım simülasyon eğrisi aşağıdaki gibidir:
Bu PCB mikroşerit filtresinde toleransın etkisini incelemek için, sekiz potansiyel aşırı tolerans seçildi ve dikkate değer farklılıklar ortaya çıktı.
PCB Şerit Filtreler Üzerindeki Tolerans Etkisi
Aşağıda gösterilen şerit filtre tasarımı, üstte ve altta 30 mil RO3003 dielektrik kartları bulunan yedi aşamalı bir yapıdır.
Geçiş bandının yakınında sıfırların bulunmaması nedeniyle yuvarlanma daha az diktir ve dikdörtgen katsayı mikroşeritinkinden daha düşüktür, bu da uzak frekanslarda optimum olmayan harmonik performansa neden olur.
Benzer şekilde, tolerans analizi mikroşerit hatlara kıyasla daha iyi bir hassasiyet göstermektedir.
Çözüm
5G kablosuz iletişiminin daha yüksek hızlara ulaşması için, 20 GHz veya daha yüksek frekanslarda çalışan mmWave filtre teknolojisinin kullanılması zorunludur. Ancak, fiziksel boyutlar, tolerans kararlılığı ve üretim karmaşıklıkları açısından zorluklar devam etmektedir.
Bu nedenle, toleransların tasarımlar üzerindeki etkisi dikkatlice değerlendirilmelidir. SMT filtrelerinin mikroşerit ve şerit filtrelerden daha yüksek stabiliteye sahip olduğu açıktır; bu da SMT yüzeye monte filtrelerin gelecekteki mmWave iletişimleri için ana akım tercih haline gelebileceğini göstermektedir.
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.
Gönderi zamanı: 17 Temmuz 2024