Teknologi filter gelombang milimeter (mmWave) adalah komponen penting dalam memungkinkan komunikasi nirkabel 5G mainstream, namun teknologi ini menghadapi banyak tantangan dalam hal dimensi fisik, toleransi produksi, dan stabilitas suhu.
Di bidang komunikasi nirkabel 5G arus utama, fokus masa depan akan beralih ke pemanfaatan frekuensi di atas 20 GHz dalam spektrum mmWave untuk meningkatkan kapasitas bandwidth, yang pada akhirnya meningkatkan kecepatan transmisi.
Diketahui bahwa karena frekuensi tinggi dan kehilangan jalur yang signifikan, sinyal mmWave memerlukan antena yang lebih kecil. Antena-antena ini dikelompokkan bersama untuk membentuk antena array dengan gain tinggi dan berkas sempit.
Salah satu kesulitan utama dalam desain filter terletak pada adaptasi terhadap dimensi antena, terutama untuk filter frekuensi tinggi. Selain itu, toleransi produksi dan stabilitas suhu filter berdampak signifikan pada setiap aspek desain dan produksi produk.
Batasan Ukuran dalam Teknologi mmWave
Dalam 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 elemen sekitar 5 mm. Oleh karena itu, komponen dalam array harus sangat kecil.
Array bertahap yang digunakan dalam aplikasi mmWave sering kali mengadopsi desain struktur planar, seperti yang diilustrasikan di bawah, di mana antena (area kuning) dipasang pada papan sirkuit cetak (PCB) (area hijau), dan papan sirkuit (area biru) dapat dihubungkan secara tegak lurus ke papan antena.
Ruang pada papan sirkuit ini sudah sangat minim, namun teknologi baru sedang mengeksplorasi struktur datar yang lebih kompak, yang menyiratkan bahwa filter dan blok sirkuit lainnya harus jauh lebih kecil untuk dipasang langsung di bagian belakang PCB antena.
Dampak Toleransi Pabrikan pada Filter
Mengingat pentingnya filter mmWave, toleransi produksi memainkan peran penting, memengaruhi kinerja filter dan biaya.
Untuk menyelidiki lebih lanjut faktor-faktor ini, kami membandingkan tiga metode pembuatan filter 26 GHz yang berbeda:
Tabel berikut menguraikan toleransi ekstrem yang biasa ditemui dalam produksi:
Dampak Toleransi pada Filter Mikrostrip PCB
Seperti yang digambarkan di bawah ini, desain filter mikrostrip dipamerkan.
Kurva simulasi desain adalah sebagai berikut:
Untuk mempelajari efek toleransi pada filter mikrostrip PCB ini, delapan potensi toleransi ekstrim dipilih, yang menunjukkan perbedaan yang mencolok.
Dampak Toleransi pada Filter Stripline PCB
Desain filter stripline, yang ditunjukkan di bawah, adalah struktur tujuh tahap dengan papan dielektrik RO3003 30 mil di bagian atas dan bawah.
Roll-off kurang curam, dan koefisien persegi panjang lebih rendah dibandingkan mikrostrip karena tidak adanya angka nol di dekat pita sandi, sehingga menghasilkan kinerja harmonik yang kurang optimal pada frekuensi jauh.
Demikian pula, analisis toleransi menunjukkan sensitivitas yang lebih baik dibandingkan dengan jalur mikrostrip.
Kesimpulan
Agar komunikasi nirkabel 5G dapat mencapai kecepatan yang lebih tinggi, teknologi filter mmWave yang beroperasi pada frekuensi 20 GHz atau lebih tinggi sangat penting. Namun, tantangan tetap ada dalam hal dimensi fisik, stabilitas toleransi, dan kompleksitas manufaktur.
Oleh karena itu, dampak toleransi terhadap desain harus dipertimbangkan dengan cermat. Jelas bahwa filter SMT menunjukkan stabilitas yang lebih baik daripada filter mikrostrip dan stripline, yang menunjukkan bahwa filter pemasangan permukaan SMT mungkin muncul sebagai pilihan utama untuk komunikasi mmWave di masa depan.
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