밀리미터 파 (MMWAVE) 필터 기술은 주류 5G 무선 통신을 가능하게하는 데 중요한 구성 요소이지만 물리적 차원, 제조 공차 및 온도 안정성 측면에서 수많은 과제에 직면 해 있습니다.
주류 5G 무선 통신의 영역에서 미래의 초점은 MMWave 스펙트럼 내에서 20GHz 이상의 주파수를 활용하여 대역폭 용량을 향상시켜 전송 속도를 높일 것입니다.
높은 주파수와 상당한 경로 손실로 인해 MMWave 신호는 더 작은 안테나를 필요로한다는 것은 잘 알려져 있습니다. 이 안테나는 좁은 빔, 고 이득 어레이 안테나를 형성하기 위해 함께 그룹화됩니다.
필터 설계의 주요 어려움 중 하나는 안테나의 치수, 특히 고주파 필터에 적응하는 것입니다. 또한 필터의 제조 공차 및 온도 안정성은 제품 설계 및 생산의 모든 측면에 크게 영향을 미칩니다.
MMWAVE 기술의 크기 제약
전통적인 안테나 어레이 시스템에서, 요소 사이의 간격은 간섭을 피하기 위해 파장 (λ/2)의 절반 미만이어야합니다. 이 원칙은 5G 빔 포밍 안테나에 동일하게 적용됩니다. 예를 들어, 28GHz 대역에서 작동하는 안테나는 약 5mm의 요소 간격을 가지고 있습니다. 결과적으로 배열 내의 구성 요소는 매우 작아야합니다.
MMWAVE 응용 분야에 사용되는 단계적 배열은 종종 안테나 (노란색 영역)가 인쇄 회로 보드 (PCBS) (녹지 영역)에 장착되고 회로 보드 (파란색 영역)는 안테나 보드에 수직으로 연결될 수 있습니다.
이 회로 보드의 공간은 이미 최소화되었지만 신흥 기술은 훨씬 더 컴팩트 한 평평한 구조를 탐색하고 있으며, 이는 필터 및 기타 회로 블록이 안테나 PCB 뒷면에 직접 장착 되려면 상당히 작아야 함을 의미합니다.
필터에 대한 제조 공차의 영향
MMWave 필터의 중요성을 고려할 때, 제조 공차는 중추적 인 역할을하여 필터 성능과 비용에 영향을 미칩니다.
이러한 요소를 추가로 조사하기 위해 세 가지 별개의 26GHz 필터 제조 방법을 비교했습니다.
다음 표는 생산에서 발생하는 전형적인 극한 공차를 설명합니다.
PCB 마이크로 스트립 필터에 대한 공차 영향
아래에 설명 된 바와 같이, 마이크로 스트립 필터 설계가 전시되어있다.
설계 시뮬레이션 곡선은 다음과 같습니다.
이 PCB 마이크로 스트립 필터에 대한 공차의 영향을 연구하기 위해 8 개의 잠재적 극도의 공차가 선택되어 주목할만한 차이가 나타났습니다.
PCB 스트립 라인 필터에 대한 공차 영향
아래에 표시된 Stripline 필터 설계는 상단과 하단에 30 Mil RO3003 유전 보드를 갖춘 7 단계 구조입니다.
롤 오프는 덜 가파르고, 직사각형 계수는 통과 대역 근처에 0이 없기 때문에 마이크로 스트립의 계수보다 열등하여 먼 주파수에서 차선 적 고조파 성능을 초래합니다.
유사하게, 공차 분석은 마이크로 스트립 라인에 비해 더 나은 감도를 나타냅니다.
결론
더 빠른 속도를 달성하기 위해 5G 무선 통신의 경우 20GHz 이상에서 작동하는 MMWave 필터 기술이 필수적입니다. 그러나 물리적 차원, 공차 안정성 및 제조 복잡성 측면에서 도전은 지속됩니다.
따라서 공차가 설계에 미치는 영향을 신중하게 고려해야합니다. SMT 필터는 마이크로 스트립 및 스트립 라인 필터보다 더 큰 안정성을 나타내며, 이는 SMT 표면 장착 필터가 향후 MMWave 통신의 주류 선택으로 나타날 수 있음을 시사합니다.
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후 시간 : Jul-17-2024