A tecnulugia di filtri à onde millimetriche (mmWave) hè un cumpunente cruciale per permette a cumunicazione wireless 5G mainstream, eppuru si trova di fronte à numerose sfide in termini di dimensioni fisiche, tolleranze di fabricazione è stabilità di a temperatura.
In u duminiu di a cumunicazione wireless 5G mainstream, l'attenzione futura si sposterà versu l'usu di frequenze sopra à 20 GHz in u spettru mmWave per migliurà a capacità di larghezza di banda, aumentendu infine i tassi di trasmissione.
Hè ben cunnisciutu chì, per via di e so alte frequenze è di a so perdita di percorsu significativa, i signali mmWave necessitanu antenne più chjuche. Queste antenne sò raggruppate inseme per furmà antenne à matrice à fasciu strettu è à altu guadagnu.
Una di e difficultà principali in a cuncepzione di i filtri hè l'adattazione à e dimensioni di l'antenna, in particulare per i filtri d'alta frequenza. Inoltre, e tolleranze di fabricazione è a stabilità di a temperatura di i filtri anu un impattu significativu nantu à ogni aspettu di a cuncepzione è di a pruduzzione di u pruduttu.
Vincoli di dimensione in a tecnulugia mmWave
In i sistemi tradiziunali di antenne, a distanza trà l'elementi deve esse menu di a mità di a lunghezza d'onda (λ/2) per evità interferenze. Stu principiu s'applica ugualmente à l'antenne 5G à furmazione di fasciu. Per esempiu, un'antenna chì funziona in a banda di 28 GHz hà una distanza trà l'elementi di circa 5 mm. Di cunsiguenza, i cumpunenti in l'antenna devenu esse estremamente chjuchi.
I phased arrays impiegati in l'applicazioni mmWave spessu aduttanu un disignu di struttura planare, cum'è illustratu quì sottu, induve l'antenne (zone gialle) sò muntate nantu à circuiti stampati (PCB) (zone verdi), è i circuiti stampati (zone blu) ponu esse cunnessi perpendicolarmente à a scheda di l'antenna.
U spaziu nantu à sti circuiti stampati hè digià minimu, ma e tecnulugie emergenti stanu esplorendu strutture piatte ancu più compatte, ciò chì implica chì i filtri è altri blocchi di circuiti devenu esse significativamente più chjuchi per esse muntati direttamente nantu à u spinu di u PCB di l'antenna.
Impattu di e Tolleranze di Fabbricazione nantu à i Filtri
Data l'impurtanza di i filtri mmWave, e tolleranze di fabricazione ghjocanu un rolu fundamentale, influenzendu sia e prestazioni sia u costu di u filtru.
Per investigà più in prufundità sti fattori, avemu paragunatu trè metudi distinti di fabricazione di filtri à 26 GHz:
A seguente tavula descrive e tolleranze estreme tipiche incontrate in a pruduzzione:
Impattu di a tolleranza nantu à i filtri microstrip PCB
Cum'è mostratu quì sottu, hè prisentatu un disignu di filtru microstrip.
A curva di simulazione di cuncepimentu hè a seguente:
Per studià l'effettu di a tolleranza annantu à questu filtru microstrip PCB, sò state selezziunate ottu tolleranze estreme potenziali, chì rivelanu differenze notevuli.
Impattu di a tolleranza nantu à i filtri Stripline PCB
U disignu di u filtru stripline, mostratu quì sottu, hè una struttura à sette tappe cù pannelli dielettrici RO3003 di 30 mil in cima è in fondu.
U roll-off hè menu ripido, è u cuefficiente rettangulare hè inferiore à quellu di a microstrip per via di l'assenza di zeri vicinu à a banda passante, ciò chì risulta in una prestazione armonica subottimale à frequenze luntane.
In listessu modu, un'analisi di tolleranza indica una megliu sensibilità paragunata à e linee microstrip.
Cunclusione
Per chì a cumunicazione senza filu 5G ottenga velocità più elevate, a tecnulugia di filtru mmWave chì funziona à 20 GHz o frequenze più alte hè imperativa. Tuttavia, e sfide persistenu in termini di dimensioni fisiche, stabilità di tolleranza è cumplessità di fabricazione.
Cusì, l'impattu di e tolleranze nantu à i disinni deve esse cunsideratu attentamente. Hè evidente chì i filtri SMT mostranu una maggiore stabilità cà i filtri microstrip è stripline, ciò chì suggerisce chì i filtri SMT à montaggio superficiale possinu emergere cum'è a scelta principale per e future cumunicazioni mmWave.
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Data di publicazione: 17 di lugliu di u 2024