Teknologi penapis gelombang milimeter (mmWave) ialah komponen penting dalam mendayakan komunikasi wayarles 5G arus perdana, namun ia menghadapi pelbagai cabaran dari segi dimensi fizikal, toleransi pembuatan dan kestabilan suhu.
Dalam bidang komunikasi wayarles 5G arus perdana, tumpuan masa hadapan akan beralih ke arah menggunakan frekuensi melebihi 20 GHz dalam spektrum Gelombang mm untuk meningkatkan kapasiti lebar jalur, akhirnya meningkatkan kadar penghantaran.
Adalah 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 rasuk sempit, antena tatasusunan untung tinggi.
Salah satu kesukaran utama dalam reka bentuk penapis terletak pada penyesuaian kepada dimensi antena, terutamanya untuk penapis frekuensi tinggi. Selain itu, toleransi pembuatan dan kestabilan suhu penapis memberi kesan 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 sama terpakai pada antena pembentuk pancaran 5G. Sebagai contoh, 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 selalunya 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 disambung secara berserenjang dengan papan antena.
Ruang pada papan litar ini sudah pun minimum, tetapi teknologi baru muncul sedang meneroka struktur rata yang lebih padat, membayangkan bahawa penapis dan blok litar lain perlu lebih kecil dengan ketara untuk dipasang terus pada bahagian belakang PCB antena.
Kesan Toleransi Pembuatan terhadap Penapis
Memandangkan kepentingan penapis mmWave, toleransi pembuatan memainkan peranan penting, mempengaruhi prestasi penapis dan kos.
Untuk menyiasat lebih lanjut faktor ini, kami membandingkan tiga kaedah pembuatan penapis 26 GHz yang berbeza:
Jadual berikut menggariskan toleransi melampau biasa yang dihadapi dalam pengeluaran:
Kesan Toleransi pada Penapis Microstrip PCB
Seperti yang digambarkan di bawah, reka bentuk penapis jalur mikro dipamerkan.
Keluk simulasi reka bentuk adalah seperti berikut:
Untuk mengkaji kesan toleransi pada penapis jalur mikro PCB ini, lapan potensi toleransi melampau telah dipilih, mendedahkan perbezaan ketara.
Kesan Toleransi pada Penapis Garis Jalur PCB
Reka bentuk penapis garis jalur, ditunjukkan di bawah, ialah struktur tujuh peringkat dengan papan dielektrik RO3003 30 juta di bahagian atas dan bawah.
Roll-off adalah kurang curam, dan pekali segi empat tepat adalah lebih rendah daripada jalur mikro kerana ketiadaan sifar berhampiran jalur laluan, menghasilkan prestasi harmonik suboptimum pada frekuensi yang jauh.
Begitu juga, analisis toleransi menunjukkan kepekaan yang lebih baik berbanding dengan garis jalur mikro.
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 berterusan dari segi dimensi fizikal, kestabilan toleransi dan kerumitan pembuatan.
Oleh itu, kesan toleransi terhadap reka bentuk mesti dipertimbangkan dengan teliti. Jelaslah bahawa penapis SMT mempamerkan kestabilan yang lebih besar daripada penapis jalur mikro dan jalur, menunjukkan bahawa penapis lekap permukaan SMT mungkin muncul sebagai pilihan arus perdana untuk komunikasi mmWave 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: Jul-17-2024