Perché i filtri RF stanno diventando sempre più importanti？
La rapida crescita dei dati wireless mobili e delle reti 4G LTE ha portato a una crescente domanda di nuove bande e di aggregazione di operatori per combinare le bande per soddisfare il traffico wireless. La rete 3G utilizza solo circa cinque bande, mentre le reti LTE ora utilizzano più di 40 bande e con l’avvento del 5G il numero di bande aumenterà ulteriormente.
I dispositivi connessi inviano segnali su più bande: cellulare, Wi-Fi, Bluetooth e GPS, evitando le interferenze. Potremmo pensare immediatamente agli smartphone, alle pinne di squalo montate sul tetto delle automobili, alle stazioni base cellulari, ai radar e ai sistemi di comunicazione e alle applicazioni industriali, scientifiche o mediche connesse all’Internet delle cose (IoT). A questo punto è necessario che il filtro esca.
Uno smartphone senza filtro è un mattone
Come le antenne, i filtri stanno diventando una parte sempre più importante dei mixer di rete. Il dispositivo riceve una varietà di frequenze e il filtro consente il passaggio della frequenza desiderata sopprimendo la frequenza indesiderata. In altre parole, il filtro è come Gandalf ne “Il Signore degli Anelli” di John Ronald Ryall Tolkien: "Non passerai!" "I dispositivi di oggi sono solitamente dotati di 30-40 filtri per evitare interferenze. Questa situazione diventerà più complicata poiché la prossima generazione di smartphone di fascia alta richiederà più filtri.
Filtra le sfide di progettazione
I filtri sono uno strumento essenziale per i progettisti RF, ma devono affrontare anche molte sfide. Per cominciare, le prestazioni del filtro variano con la temperatura. I filtri presenti in vari dispositivi oggi possono resistere a una temperatura media di 60 gradi Celsius (140 gradi Fahrenheit) o superiore, mentre i filtri per interni possono resistere a una temperatura media di 25 gradi Celsius (77 gradi Fahrenheit) e temperature anche più elevate per le pinne di squalo o i filtri incorporati in il tetto. Maggiore è la temperatura del filtro, più difficile sarà filtrare una particolare frequenza e maggiore sarà la probabilità che il segnale venga "derivato" verso la banda adiacente.
Gestire la deriva della temperatura è particolarmente importante perché molte delle bande appena assegnate sono molto vicine alle bande esistenti. Allo stesso tempo, l’aggregazione dei portanti (CA) sta crescendo rapidamente, con i fornitori di servizi cellulari che combinano fino a cinque canali portanti per dimostrare le prestazioni della rete, dove il filtraggio preciso è un prerequisito.
Per affrontare i problemi di temperatura, l’industria RF sta sviluppando tecnologie di filtraggio a bassa deriva e senza deriva. I filtri Surface Sonic (SAW) e Body Sound Wave (BAW) mantengono un elevato grado di stabilità al variare della temperatura, soddisfacendo gli esigenti requisiti prestazionali dei dispositivi emergenti.
Come accennato in precedenza, anche la prossima generazione di smartphone di fascia alta dovrà essere dotata di più filtri. Come tutti gli altri componenti RF, c'è pochissimo spazio per i filtri. Gli ingegneri devono essere in grado di integrare più filtri in spazi più piccoli per ottenere prestazioni più elevate.
Duplexer, triplexer, cuadruplexer ed esaplexer sono collettivamente indicati come multiplexer. I multiplexer integrano più filtri in un unico dispositivo per aiutare i progettisti a risparmiare spazio, semplificare la progettazione, soddisfare i requisiti prestazionali ed evitare interferenze.
Nell'ambiente mobile odierno, il numero di bande richieste per un dispositivo è sconcertante e con l'avvento dell'era 5G questa tendenza non potrà che peggiorare. Sebbene il supporto di tutte le bande possa causare problemi di interferenze, il problema può essere risolto con un filtro. Senza filtri la rete semplicemente non funziona.
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Orario di pubblicazione: 26-nov-2021
