Teknologi penapis gelombang milimeter (mmWave) merupakan komponen penting dalam mendayakan komunikasi tanpa wayar 5G arus perdana, namun ia menghadapi pelbagai cabaran dari segi dimensi fizikal, toleransi pembuatan dan kestabilan suhu.
Dalam bidang komunikasi tanpa wayar 5G arus perdana, tumpuan masa depan akan beralih ke arah penggunaan frekuensi melebihi 20 GHz dalam spektrum mmWave untuk meningkatkan kapasiti lebar jalur, seterusnya meningkatkan kadar penghantaran.
Telah diketahui umum bahawa disebabkan oleh frekuensi tinggi dan kehilangan laluan yang ketara, isyarat mmWave memerlukan antena yang lebih kecil. Antena ini dikumpulkan bersama untuk membentuk antena tatasusunan berpancaran sempit dan bergain tinggi.
Salah satu kesukaran utama dalam reka bentuk penapis terletak pada penyesuaian kepada dimensi antena, terutamanya untuk penapis frekuensi tinggi. Di samping itu, toleransi pembuatan dan kestabilan suhu penapis memberi kesan yang ketara kepada setiap aspek reka bentuk dan pengeluaran produk.
Kekangan Saiz dalam Teknologi mmWave
Dalam sistem tatasusunan antena tradisional, jarak antara elemen mestilah kurang daripada separuh panjang gelombang (λ/2) untuk mengelakkan gangguan. Prinsip ini juga terpakai kepada antena pembentukan pancaran 5G. Contohnya, antena yang beroperasi dalam jalur 28 GHz mempunyai jarak elemen kira-kira 5 mm. Akibatnya, komponen dalam tatasusunan mestilah sangat kecil.
Tatasusunan berfasa yang digunakan dalam aplikasi mmWave sering menggunakan reka bentuk struktur satah, seperti yang digambarkan di bawah, di mana antena (kawasan kuning) dipasang pada papan litar bercetak (PCB) (kawasan hijau), dan papan litar (kawasan biru) boleh disambungkan secara serenjang ke papan antena.
Ruang pada papan litar ini sudah minimum, tetapi teknologi baru muncul sedang meneroka struktur rata yang lebih padat, menunjukkan bahawa penapis dan blok litar lain perlu jauh lebih kecil untuk dipasang terus di bahagian belakang PCB antena.
Kesan Toleransi Pembuatan pada Penapis
Memandangkan kepentingan penapis mmWave, toleransi pembuatan memainkan peranan penting, mempengaruhi prestasi dan kos penapis.
Untuk menyiasat faktor-faktor ini dengan lebih lanjut, kami membandingkan tiga kaedah pembuatan penapis 26 GHz yang berbeza:
Jadual berikut menggariskan toleransi ekstrem biasa yang ditemui dalam pengeluaran:
Kesan Toleransi pada Penapis Mikrojalur PCB
Seperti yang digambarkan di bawah, reka bentuk penapis mikrojalur dipamerkan.
Keluk simulasi reka bentuk adalah seperti berikut:
Untuk mengkaji kesan toleransi pada penapis mikrojalur PCB ini, lapan toleransi ekstrem yang berpotensi telah dipilih, mendedahkan perbezaan yang ketara.
Kesan Toleransi pada Penapis Jalur PCB
Reka bentuk penapis jalur, yang ditunjukkan di bawah, ialah struktur tujuh peringkat dengan papan dielektrik RO3003 30 juta di bahagian atas dan bawah.
Penggulungan adalah kurang curam, dan pekali segi empat tepat adalah lebih rendah daripada mikrojalur disebabkan oleh ketiadaan sifar berhampiran jalur laluan, mengakibatkan prestasi harmonik suboptimum pada frekuensi jauh.
Begitu juga, analisis toleransi menunjukkan kepekaan yang lebih baik berbanding dengan garisan mikrojalur.
Kesimpulan
Untuk komunikasi tanpa wayar 5G mencapai kelajuan yang lebih pantas, teknologi penapis mmWave yang beroperasi pada frekuensi 20 GHz atau lebih tinggi adalah penting. Walau bagaimanapun, cabaran masih berterusan dari segi dimensi fizikal, kestabilan toleransi dan kerumitan pembuatan.
Oleh itu, kesan toleransi terhadap reka bentuk mesti dipertimbangkan dengan teliti. Jelas bahawa penapis SMT mempamerkan kestabilan yang lebih besar daripada penapis mikrojalur dan garisan, menunjukkan bahawa penapis pelekap permukaan SMT mungkin muncul sebagai pilihan arus perdana untuk komunikasi mmWave pada masa hadapan.
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.
Masa siaran: 17 Julai 2024