فناوری فیلتر موج میلیمتری (mmWave) یک جزء حیاتی در فعال‌سازی ارتباطات بی‌سیم 5G است، اما با چالش‌های متعددی از نظر ابعاد فیزیکی، تحمل‌های تولید و پایداری دما مواجه است.
در حوزه ارتباطات بی‌سیم 5G اصلی، تمرکز آینده به سمت استفاده از فرکانس‌های بالای 20 گیگاهرتز در طیف mmWave برای افزایش ظرفیت پهنای باند و در نهایت افزایش نرخ انتقال تغییر خواهد کرد.
به خوبی شناخته شده است که سیگنال های mmWave به دلیل فرکانس های بالا و کاهش قابل توجه مسیر، نیاز به آنتن های کوچکتر دارند. این آنتن ها در کنار هم قرار می گیرند تا آنتن های آرایه ای با پرتو باریک و با بهره بالا را تشکیل دهند.
یکی از مشکلات اولیه در طراحی فیلتر، تطبیق با ابعاد آنتن، به ویژه برای فیلترهای فرکانس بالا است. علاوه بر این، تلرانس های تولید و پایداری دمایی فیلترها به طور قابل توجهی بر هر جنبه ای از طراحی و تولید محصول تأثیر می گذارد.
محدودیت های اندازه در فناوری mmWave
در سیستم های آرایه آنتن سنتی، فاصله بین عناصر باید کمتر از نصف طول موج (λ/2) باشد تا از تداخل جلوگیری شود. این اصل در مورد آنتن های تشکیل دهنده پرتو 5G نیز صدق می کند. به عنوان مثال، آنتنی که در باند 28 گیگاهرتز کار می‌کند، فاصله عناصر تقریباً 5 میلی‌متر دارد. در نتیجه، اجزای داخل آرایه باید بسیار کوچک باشند.
آرایه‌های فازی که در کاربردهای mmWave استفاده می‌شوند، اغلب از یک طراحی ساختار مسطح استفاده می‌کنند، همانطور که در زیر نشان داده شده است، جایی که آنتن‌ها (مناطق زرد) بر روی بردهای مدار چاپی (PCB) (مناطق سبز) نصب می‌شوند، و تخته‌های مدار (مناطق آبی) را می‌توان به صورت عمود بر مدار متصل کرد. برد آنتن
فضای روی این تخته‌های مدار در حال حاضر حداقل است، اما فناوری‌های نوظهور در حال بررسی ساختارهای مسطح فشرده‌تر هستند، که به این معناست که فیلترها و سایر بلوک‌های مدار باید به‌طور قابل توجهی کوچکتر باشند تا مستقیماً در پشت PCB آنتن نصب شوند.
تأثیر تحمل‌های ساخت بر روی فیلترها
با توجه به اهمیت فیلترهای mmWave، تلورانس‌های ساخت نقشی اساسی دارند و بر عملکرد فیلتر و هزینه آن تأثیر می‌گذارند.
برای بررسی بیشتر این عوامل، ما سه روش مجزای تولید فیلتر 26 گیگاهرتز را مقایسه کردیم:
جدول زیر تلورانس های شدید معمولی که در تولید با آن مواجه می شوند را نشان می دهد:
تاثیر تحمل بر روی فیلترهای میکرواستریپ PCB
همانطور که در زیر نشان داده شده است، یک طرح فیلتر میکرواستریپ به نمایش گذاشته شده است.
منحنی شبیه سازی طراحی به شرح زیر است:
برای مطالعه تأثیر تلورانس بر روی این فیلتر میکرواستریپ PCB، هشت تلورانس شدید بالقوه انتخاب شد که تفاوت‌های قابل‌توجهی را آشکار کرد.
تاثیر تحمل بر روی فیلترهای PCB Stripline
طراحی فیلتر نواری، که در زیر نشان داده شده است، یک ساختار هفت مرحله ای با تخته های دی الکتریک 30 میل RO3003 در بالا و پایین است.
رول آف شیب کمتری دارد و ضریب مستطیل شکل به دلیل عدم وجود صفر در نزدیکی باند عبور، پایین‌تر از ضریب ریز است که منجر به عملکرد هارمونیک کمتر از حد مطلوب در فرکانس‌های دور می‌شود.
به طور مشابه، یک تجزیه و تحلیل تحمل نشان دهنده حساسیت بهتر در مقایسه با خطوط میکرواستریپ است.
نتیجه گیری
برای ارتباط بی سیم 5G برای دستیابی به سرعت های بالاتر، فناوری فیلتر mmWave که در فرکانس های 20 گیگاهرتز یا بالاتر کار می کند ضروری است. با این حال، چالش‌ها از نظر ابعاد فیزیکی، پایداری تحمل و پیچیدگی‌های ساخت همچنان ادامه دارند.
بنابراین، تاثیر تلورانس ها بر روی طرح ها باید به دقت در نظر گرفته شود. بدیهی است که فیلترهای SMT پایداری بیشتری نسبت به فیلترهای microstrip و stripline نشان می‌دهند، که نشان می‌دهد فیلترهای نصب سطحی SMT ممکن است به عنوان گزینه اصلی برای ارتباطات mmWave آینده ظاهر شوند.
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.
زمان ارسال: ژوئیه-17-2024