วิธีการออกแบบตัวกรองคลื่นมิลลิเมตรและควบคุมขนาดและความอดทนของพวกเขา

เทคโนโลยีตัวกรองมิลลิเมตร-คลื่น (MMWave) เป็นองค์ประกอบสำคัญในการเปิดใช้งานการสื่อสารไร้สาย 5G กระแสหลัก แต่มันต้องเผชิญกับความท้าทายมากมายในแง่ของขนาดทางกายภาพความคลาดเคลื่อนของการผลิตและความเสถียรของอุณหภูมิ

ในขอบเขตของการสื่อสารไร้สาย 5G กระแสหลักโฟกัสในอนาคตจะเปลี่ยนไปสู่การใช้ความถี่สูงกว่า 20 GHz ภายในสเปกตรัม MMWave เพื่อเพิ่มความจุแบนด์วิดท์

เป็นที่ทราบกันดีว่าเนื่องจากความถี่สูงและการสูญเสียเส้นทางอย่างมีนัยสำคัญสัญญาณ mmwave จำเป็นต้องใช้เสาอากาศขนาดเล็ก เสาอากาศเหล่านี้ถูกจัดกลุ่มเข้าด้วยกันเพื่อสร้างเสาอากาศอาร์เรย์ที่มีลำแสงแคบ

หนึ่งในปัญหาหลักในการออกแบบตัวกรองคือการปรับให้เข้ากับมิติของเสาอากาศโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับตัวกรองความถี่สูง นอกจากนี้ความคลาดเคลื่อนการผลิตและความเสถียรของอุณหภูมิของตัวกรองส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญทุกด้านของการออกแบบผลิตภัณฑ์และการผลิต

ข้อ จำกัด ขนาดในเทคโนโลยี mmwave

ในระบบอาเรย์เสาอากาศแบบดั้งเดิมระยะห่างระหว่างองค์ประกอบจะต้องน้อยกว่าครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่น (λ/2) เพื่อหลีกเลี่ยงการรบกวน หลักการนี้ใช้อย่างเท่าเทียมกันกับเสาอากาศ beamforming 5G ตัวอย่างเช่นเสาอากาศที่ใช้งานในวง 28 GHz มีระยะห่างขององค์ประกอบประมาณ 5 มม. ตามลำดับส่วนประกอบภายในอาร์เรย์จะต้องมีขนาดเล็กมาก

อาร์เรย์แบบแบ่งส่วนที่ใช้ในแอปพลิเคชัน MMWave มักจะใช้การออกแบบโครงสร้างระนาบดังที่แสดงไว้ด้านล่างซึ่งเสาอากาศ (พื้นที่สีเหลือง) ติดตั้งบนแผงวงจรพิมพ์ (PCBs) (พื้นที่สีเขียว) และแผงวงจร (พื้นที่สีน้ำเงิน) สามารถเชื่อมต่อกับบอร์ดเสาอากาศ

พื้นที่บนแผงวงจรเหล่านี้มีน้อยมาก แต่เทคโนโลยีที่เกิดขึ้นใหม่กำลังสำรวจโครงสร้างแบนขนาดกะทัดรัดมากขึ้นซึ่งหมายความว่าตัวกรองและบล็อกวงจรอื่น ๆ จำเป็นต้องมีขนาดเล็กลงอย่างมีนัยสำคัญเพื่อติดตั้งโดยตรงที่ด้านหลังของเสาอากาศ PCB