Pourquoi les filtres RF deviennent de plus en plus importants？
La croissance rapide des réseaux de données sans fil mobiles et des réseaux 4G LTE a conduit à une demande croissante de nouvelles bandes et d'agrégation d'opérateurs pour combiner les bandes afin de prendre en charge le trafic sans fil. Le réseau 3G n'utilise qu'environ cinq bandes, et les réseaux LTE en utilisent désormais plus de 40, et avec l'avènement de la 5G, le nombre de bandes va encore augmenter.
Les appareils connectés envoient des signaux sur plusieurs bandes : cellulaire, Wi-Fi, Bluetooth et GPS, tout en évitant les interférences. Nous pourrions immédiatement penser aux smartphones, aux ailerons de requin montés sur les voitures, aux stations de base cellulaires, aux radars et aux systèmes de communication, ainsi qu'aux applications industrielles, scientifiques ou médicales connectées à l'Internet des objets (IoT). À ce stade, le filtre doit sortir.
Un smartphone sans filtre est une brique
Tout comme les antennes, les filtres deviennent un élément de plus en plus important des mélangeurs réseau. L'appareil reçoit une variété de fréquences et le filtre laisse passer la fréquence souhaitée tout en supprimant la fréquence indésirable. En d'autres termes, le filtre est comme Gandalf dans « Le Seigneur des Anneaux » de John Ronald Ryall Tolkien : « Vous ne passerez pas ! » « Les appareils d'aujourd'hui sont généralement équipés de 30 à 40 filtres pour éviter les interférences. Cette situation deviendra plus compliquée à mesure que la prochaine génération de smartphones haut de gamme nécessitera davantage de filtres.
Défis de conception de filtres
Les filtres sont un outil essentiel pour les ingénieurs de conception RF, mais ils sont également confrontés à de nombreux défis. Pour commencer, les performances du filtre varient en fonction de la température. Les filtres de divers appareils actuels peuvent résister à une température moyenne de 60 degrés Celsius (140 degrés Fahrenheit) ou plus, tandis que les filtres intérieurs peuvent résister à une température moyenne de 25 degrés Celsius (77 degrés Fahrenheit) et des températures encore plus élevées pour les ailerons de requin ou les filtres intégrés dans le toit. Plus la température du filtre est élevée, plus il est difficile de filtrer une fréquence particulière et plus il est probable que le signal « dérive » vers la bande adjacente.
La gestion de la dérive de température est particulièrement importante car bon nombre des bandes nouvellement attribuées sont très proches des bandes existantes. Dans le même temps, l'agrégation d'opérateurs (CA) connaît une croissance rapide, les fournisseurs de services cellulaires combinant jusqu'à cinq canaux d'opérateurs pour prouver les performances du réseau, où un filtrage précis est une condition préalable.
Pour résoudre les problèmes de température, l’industrie RF développe des technologies de filtres à faible dérive et sans dérive. Les filtres Surface Sonic (SAW) et Body Sound Wave (BAW) maintiennent un haut degré de stabilité lorsque la température change, répondant ainsi aux exigences de performances exigeantes des appareils émergents.
Comme mentionné ci-dessus, la prochaine génération de smartphones haut de gamme devra également être équipée de davantage de filtres. Comme tous les autres composants du RF, il y a très peu de place pour les filtres. Les ingénieurs doivent être capables d'intégrer plusieurs filtres dans des espaces plus petits pour des performances supérieures.
Les duplexeurs, triplex, quadruplexeurs et hexaplexeurs sont collectivement appelés multiplexeurs. Les multiplexeurs intègrent plusieurs filtres dans un seul appareil pour aider les concepteurs à économiser de l'espace, à simplifier la conception, à répondre aux exigences de performances et à éviter les interférences.
Dans l'environnement mobile actuel, le nombre de bandes requises pour un appareil est stupéfiant, et avec l'avènement de l'ère 5G, cette tendance ne fera que s'aggraver. Bien que la prise en charge de toutes les bandes puisse entraîner des problèmes d'interférence, le problème peut être résolu avec un filtre. Sans filtres, le réseau ne fonctionne tout simplement pas.
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Heure de publication : 26 novembre 2021
