Teknologi filter gelombang milimeter (mmWave) merupakan komponen penting dalam mengaktifkan komunikasi nirkabel 5G utama, namun menghadapi banyak tantangan dalam hal dimensi fisik, toleransi manufaktur, dan stabilitas suhu.
Di bidang 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 meningkatkan kecepatan transmisi.
Telah 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 array dengan berkas 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 berdampak signifikan pada setiap aspek desain dan produksi produk.
Batasan Ukuran dalam Teknologi mmWave
Dalam sistem antena array 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 di pita 28 GHz memiliki jarak antar elemen sekitar 5 mm. Akibatnya, komponen-komponen dalam array harus sangat kecil.
Susunan 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 tegak lurus ke papan antena.
Ruang pada papan sirkuit ini sudah minimal, tetapi teknologi yang sedang berkembang sedang mengeksplorasi struktur datar yang lebih kompak, yang berarti bahwa filter dan blok sirkuit lainnya harus jauh lebih kecil agar dapat dipasang langsung di bagian belakang PCB antena.
Dampak Toleransi Manufaktur pada Filter
Mengingat pentingnya filter mmWave, toleransi produksi memainkan peran penting, yang memengaruhi kinerja dan biaya filter.
Untuk menyelidiki lebih lanjut faktor-faktor ini, kami membandingkan tiga metode pembuatan filter 26 GHz yang berbeda:
Tabel berikut menguraikan toleransi ekstrem yang umum ditemui dalam produksi:
Dampak Toleransi pada Filter Mikrostrip PCB
Seperti yang digambarkan di bawah, desain filter mikrostrip dipamerkan.
Kurva simulasi desainnya adalah sebagai berikut:
Untuk mempelajari efek toleransi pada filter mikrostrip PCB ini, delapan toleransi ekstrem potensial dipilih, yang mengungkap perbedaan penting.
Dampak Toleransi pada Filter Stripline PCB
Desain filter stripline, ditunjukkan di bawah, adalah struktur tujuh tahap dengan papan dielektrik RO3003 30 mil di bagian atas dan bawah.
Penurunannya tidak terlalu curam, dan koefisien persegi panjangnya lebih rendah dibandingkan dengan mikrostrip karena tidak adanya angka nol di dekat pita lolos, sehingga mengakibatkan kinerja harmonik yang kurang optimal pada frekuensi jauh.
Demikian pula, analisis toleransi menunjukkan sensitivitas yang lebih baik dibandingkan dengan garis mikrostrip.
Kesimpulan
Agar komunikasi nirkabel 5G mencapai kecepatan yang lebih tinggi, teknologi filter mmWave yang beroperasi pada frekuensi 20 GHz atau lebih tinggi sangat penting. Namun, masih terdapat tantangan dalam hal dimensi fisik, stabilitas toleransi, dan kompleksitas manufaktur.
Oleh karena itu, dampak toleransi terhadap desain harus dipertimbangkan dengan cermat. Filter SMT terbukti menunjukkan stabilitas yang lebih baik daripada filter mikrostrip dan stripline, yang menunjukkan bahwa filter pemasangan permukaan SMT dapat 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-Jul-2024