Teknologi filter gelombang milimeter (mmWave) merupakan komponen penting dalam memungkinkan komunikasi nirkabel 5G arus utama, namun menghadapi banyak tantangan dalam hal dimensi fisik, toleransi manufaktur, dan stabilitas suhu.
Dalam ranah komunikasi nirkabel 5G arus utama, fokus masa depan akan bergeser ke arah pemanfaatan frekuensi di atas 20 GHz dalam spektrum mmWave untuk meningkatkan kapasitas bandwidth, yang pada akhirnya akan meningkatkan kecepatan transmisi.
Sudah diketahui umum bahwa karena frekuensinya yang tinggi dan kehilangan jalur yang signifikan, sinyal mmWave memerlukan antena yang lebih kecil. Antena-antena ini dikelompokkan bersama untuk membentuk antena susunan dengan pancaran sempit dan penguatan tinggi.
Salah satu kesulitan utama dalam desain filter terletak pada adaptasi terhadap dimensi antena, terutama untuk filter frekuensi tinggi. Selain itu, toleransi manufaktur dan stabilitas suhu filter sangat memengaruhi setiap aspek desain dan produksi produk.
Batasan Ukuran dalam Teknologi mmWave
Pada sistem susunan antena tradisional, jarak antar elemen harus kurang dari setengah panjang gelombang (λ/2) untuk menghindari interferensi. Prinsip ini juga berlaku untuk antena beamforming 5G. Misalnya, antena yang beroperasi pada pita 28 GHz memiliki jarak antar elemen sekitar 5 mm. Akibatnya, komponen dalam susunan antena harus sangat kecil.
Susunan antena bertahap (phased array) yang digunakan dalam aplikasi mmWave sering mengadopsi desain struktur planar, seperti yang diilustrasikan di bawah ini, di mana antena (area kuning) dipasang pada papan sirkuit tercetak (PCB) (area hijau), dan papan sirkuit (area biru) dapat dihubungkan tegak lurus ke papan antena.
Ruang pada papan sirkuit ini sudah minimal, tetapi teknologi yang sedang berkembang mengeksplorasi struktur datar yang lebih kompak, yang berarti bahwa filter dan blok sirkuit lainnya perlu jauh lebih kecil agar dapat dipasang langsung di bagian belakang PCB antena.
Dampak Toleransi Manufaktur pada Filter
Mengingat pentingnya filter mmWave, toleransi manufaktur memainkan peran penting, memengaruhi kinerja dan biaya filter.
Untuk menyelidiki faktor-faktor ini lebih lanjut, kami membandingkan tiga metode pembuatan filter 26 GHz yang berbeda:
Tabel berikut menguraikan toleransi ekstrem tipikal yang ditemui dalam produksi:
Dampak Toleransi pada Filter Mikrostrip PCB
Seperti yang digambarkan di bawah ini, sebuah desain filter microstrip ditampilkan.
Kurva simulasi desainnya adalah sebagai berikut:
Untuk mempelajari pengaruh toleransi pada filter mikrostrip PCB ini, delapan toleransi ekstrem potensial dipilih, yang menunjukkan perbedaan yang signifikan.
Dampak Toleransi pada Filter Stripline PCB
Desain filter stripline, seperti yang ditunjukkan di bawah ini, adalah struktur tujuh tahap dengan papan dielektrik RO3003 setebal 30 mil di bagian atas dan bawah.
Penurunan respons frekuensinya kurang curam, dan koefisien persegi panjangnya lebih rendah daripada mikrostrip karena tidak adanya zero di dekat pita frekuensi lolos, sehingga menghasilkan kinerja harmonik yang kurang optimal pada frekuensi yang jauh.
Demikian pula, analisis toleransi menunjukkan sensitivitas yang lebih baik dibandingkan dengan saluran mikrostrip.
Kesimpulan
Agar komunikasi nirkabel 5G mencapai kecepatan yang lebih tinggi, teknologi filter mmWave yang beroperasi pada frekuensi 20 GHz atau lebih tinggi sangat diperlukan. Namun, tantangan masih tetap ada dalam hal dimensi fisik, stabilitas toleransi, dan kompleksitas manufaktur.
Oleh karena itu, dampak toleransi pada desain harus dipertimbangkan dengan cermat. Jelas bahwa filter SMT menunjukkan stabilitas yang lebih besar daripada filter microstrip dan stripline, menunjukkan bahwa filter surface-mount SMT mungkin akan menjadi pilihan utama untuk komunikasi mmWave di masa mendatang.
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.
Waktu posting: 17 Juli 2024