טכנולוגיית מסנן גלי מילימטר (mmWave) היא מרכיב חיוני בהפעלת תקשורת אלחוטית 5G מיינסטרים, אך היא מתמודדת עם אתגרים רבים במונחים של ממדים פיזיים, סובלנות ייצור ויציבות טמפרטורה.
בתחום התקשורת האלחוטית מיינסטרים 5G, המיקוד העתידי יעבור לניצול תדרים מעל 20 גיגה-הרץ בתוך ספקטרום ה-mmWave כדי לשפר את קיבולת רוחב הפס, ובסופו של דבר להגביר את קצבי השידור.
זה ידוע כי בשל התדרים הגבוהים שלהם ואובדן נתיב משמעותי, אותות mmWave מחייבים אנטנות קטנות יותר. אנטנות אלו מקובצות יחדיו ליצירת אנטנות מערך צר עם אלומה גבוהה.
אחד הקשיים העיקריים בתכנון מסננים טמון בהתאמה למידות האנטנה, במיוחד עבור מסננים בתדר גבוה. בנוסף, סובלנות הייצור ויציבות הטמפרטורה של המסננים משפיעים באופן משמעותי על כל היבט של עיצוב וייצור המוצר.
מגבלות גודל בטכנולוגיית mmWave
במערכות מסורתיות של מערך אנטנות, המרווח בין אלמנטים חייב להיות פחות ממחצית אורך הגל (λ/2) כדי למנוע הפרעות. עיקרון זה חל באותה מידה על אנטנות ליצירת קרן 5G. לדוגמה, לאנטנה הפועלת בפס 28 GHz יש מרווח אלמנטים של כ-5 מ"מ. כתוצאה מכך, רכיבים בתוך המערך חייבים להיות קטנים במיוחד.
מערכים מדורגים המופעלים ביישומי mmWave מאמצים לעתים קרובות עיצוב מבנה מישורי, כפי שמוצג להלן, שבו אנטנות (אזורים צהובים) מותקנות על לוחות מעגלים מודפסים (PCB) (אזורים ירוקים), וניתן לחבר לוחות מעגלים (אזורים כחולים) בניצב ל- לוח אנטנה.
המקום במעגלים האלה כבר מזערי, אבל טכנולוגיות מתפתחות בוחנות מבנים שטוחים קומפקטיים עוד יותר, מה שמרמז שמסננים ובלוקי מעגלים אחרים צריכים להיות קטנים יותר באופן משמעותי כדי להתקין אותם ישירות על גב ה-PCB של האנטנה.
השפעת סובלנות ייצור על מסננים
בהתחשב במשמעותם של מסנני mmWave, סובלנות ייצור משחקות תפקיד מרכזי, המשפיעות הן על ביצועי המסנן והן על העלות.
כדי להמשיך ולחקור את הגורמים הללו, השווינו בין שלוש שיטות ייצור מסננים של 26 גיגה-הרץ:
הטבלה הבאה מתארת סובלנות קיצונית אופיינית בה נתקלים בייצור:
השפעת סובלנות על מסנני Microstrip PCB
כפי שמתואר להלן, עיצוב מסנן מיקרו-סטריפ מוצג לראווה.
עקומת הדמיית העיצוב היא כדלקמן:
כדי לחקור את השפעת הסובלנות על מסנן מיקרו-סטריפ PCB זה, נבחרו שמונה סובלנות קיצונית פוטנציאלית, שחשפו הבדלים בולטים.
השפעת סובלנות על מסנני פס PCB
עיצוב מסנן הסטריפליין, המוצג להלן, הוא מבנה בן שבעה שלבים עם לוחות דיאלקטריים של 30 מיליליטר RO3003 בחלק העליון והתחתון.
הגלגול פחות תלול, והמקדם המלבני נחות מזה של המיקרו-סטריפ בגלל היעדר אפסים ליד פס המעבר, וכתוצאה מכך ביצועים הרמוניים לא אופטימליים בתדרים מרוחקים.
באופן דומה, ניתוח סובלנות מצביע על רגישות טובה יותר בהשוואה לקווי מיקרוסטריפ.
מַסְקָנָה
כדי שתקשורת אלחוטית 5G תשיג מהירויות מהירות יותר, טכנולוגיית מסנן mmWave הפועלת בתדרים של 20 גיגה-הרץ ומעלה היא הכרחית. עם זאת, האתגרים נמשכים במונחים של ממדים פיזיים, יציבות סובלנות ומורכבות ייצור.
לפיכך, יש לשקול היטב את ההשפעה של סובלנות על עיצובים. ברור שמסנני SMT מפגינים יציבות גבוהה יותר ממסנני מיקרו-סטריפ וסטריפליין, מה שמרמז שמסנני SMT-תלוי משטח עשויים להופיע כבחירה המרכזית לתקשורת mmWave עתידית.
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.
זמן פרסום: 17-7-2024