טכנולוגיית סינון גל מילימטר (mmWave) היא מרכיב מכריע המאפשר תקשורת אלחוטית 5G מיינסטרימית, אך היא מתמודדת עם אתגרים רבים מבחינת ממדים פיזיים, סבילות ייצור ויציבות טמפרטורה.
בתחום התקשורת האלחוטית הרגילה של 5G, המיקוד העתידי יעבור לניצול תדרים מעל 20 גיגה-הרץ בספקטרום גלי המילימטר כדי לשפר את קיבולת רוחב הפס, ובסופו של דבר להגביר את קצבי השידור.
ידוע היטב שבשל התדרים הגבוהים שלהם ואובדן הנתיב המשמעותי, אותות גל מילימטרי מחייבים אנטנות קטנות יותר. אנטנות אלו מקובצות יחד ליצירת מערך אנטנות בעלות אלומה צרה והגבר גבוה.
אחת הקשיים העיקריים בתכנון מסננים טמונה בהתאמה למידות האנטנה, במיוחד עבור מסננים בתדר גבוה. בנוסף, סבולות הייצור ויציבות הטמפרטורה של המסננים משפיעות באופן משמעותי על כל היבט של תכנון וייצור המוצר.
אילוצי גודל בטכנולוגיית גלים מילימטריים
במערכות מערך אנטנות מסורתיות, המרווח בין האלמנטים חייב להיות קטן ממחצית אורך הגל (λ/2) כדי למנוע הפרעות. עיקרון זה חל באותה מידה על אנטנות עיצוב אלומה 5G. לדוגמה, אנטנה הפועלת בתחום התדרים 28 GHz בעלת מרווח אלמנטים של כ-5 מ"מ. כתוצאה מכך, הרכיבים בתוך המערך חייבים להיות קטנים ביותר.
מערכי פאזה (phased) המשמשים ביישומי גלים בין-מילימטריים (mmWave) מאמצים לעתים קרובות תכנון מבנה מישורי, כפי שמודגם להלן, שבו אנטנות (אזורים צהובים) מורכבות על מעגלים מודפסים (PCBs) (אזורים ירוקים), ולוחות מעגלים (אזורים כחולים) ניתנים לחיבור בניצב ללוח האנטנה.
המקום על גבי מעגלים אלה כבר מינימלי, אך טכנולוגיות מתפתחות בוחנות מבנים שטוחים קומפקטיים אף יותר, מה שמרמז על כך שמסננים ובלוקי מעגלים אחרים צריכים להיות קטנים משמעותית כדי להיות מותקנים ישירות על גב לוח המעגלים המודפס של האנטנה.
השפעת סבילות הייצור על מסננים
בהתחשב בחשיבותם של מסנני גל מילימטרי, סבולות ייצור ממלאות תפקיד מרכזי, ומשפיעות הן על ביצועי המסנן והן על העלות.
כדי לחקור לעומק את הגורמים הללו, השווינו שלוש שיטות ייצור שונות של מסנני 26 גיגה-הרץ:
הטבלה הבאה מתארת סבילות קיצוניות אופייניות הנפוצות בייצור:
השפעת סובלנות על מסנני מיקרוסטריפ של PCB
כפי שמוצג להלן, מוצג עיצוב של מסנן מיקרוסtrip.
עקומת סימולציית התכנון היא כדלקמן:
כדי לחקור את השפעת הסבילות על מסנן מיקרוסטריפ זה של PCB, נבחרו שמונה סבילות קיצוניות פוטנציאליות, שחשפו הבדלים בולטים.
השפעת סובלנות על מסנני PCB Stripline
עיצוב מסנן הסטריפליין, המוצג להלן, הוא מבנה בן שבעה שלבים עם לוחות דיאלקטריים RO3003 בעובי 30 מיל בחלק העליון והתחתון.
הגלגול פחות תלול, והמקדם המלבני נחות מזה של המיקרוסטריפ עקב היעדר אפסים ליד פס המעבר, וכתוצאה מכך ביצועים הרמוניים תת-אופטימליים בתדרים מרוחקים.
באופן דומה, ניתוח סובלנות מצביע על רגישות טובה יותר בהשוואה לקווי מיקרוסtrip.
מַסְקָנָה
כדי שתקשורת אלחוטית 5G תשיג מהירויות גבוהות יותר, טכנולוגיית סינון mmWave הפועלת בתדרים של 20 גיגה-הרץ ומעלה היא הכרחית. עם זאת, קיימים אתגרים מבחינת ממדים פיזיים, יציבות סבילות ומורכבויות ייצור.
לכן, יש לשקול היטב את השפעת הסבולות על עיצובים. ניכר כי מסנני SMT מפגינים יציבות רבה יותר מאשר מסנני מיקרוסטריפ וסטריפליין, דבר המצביע על כך שמסנני SMT להרכבה משטחית עשויים להפוך לבחירה המרכזית לתקשורת גלים מילימטריים 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 ביולי 2024