EN
Tietoliikenteessä suodattimet toimivat taajuusvalvontana: signaalit kulkevat vain niille määrätyille alueille ja välttävät häiriöitä. Perusasemien, mikroaaltolinkkien tai satelliittiterminaalien kehityksessä insinöörit kohtaavat perustavanlaatuisen päätöksen: käyttääkö järjestelmässä koaksiaalikaviteettisuodattimia vai aaltoputkusuodattimia. Kummallakin on omat etunsa, jotka riippuvat taajuudesta, tehosta, kooltaan ja järjestelmän arkkitehtuurista. Koaksiaalisuodattimia käytetään yleisimmin silloin, kun sovellus vaatii pienikokoisia ratkaisuja ja suunnittelullista joustavuutta taajuuksilla alle 6 GHz, kun taas korkeammissa taajuuksissa aaltoputkusuodattimia suositaan alhaisen häviön ja kyvyn käsitellä korkeaa tehoa kyseisillä taajuuksilla. LINKWORLD on maailmanlaajuinen yritys molempien teknologioiden tuotannossa ja sillä on yli 20 vuoden kokemus RF-teknologiasta. Tämä opas tunnistaa tärkeimmät tekijät, jotka erottavat tämän tyyppisiä suodattimia toisistaan.
Taajuusalue ja sähköinen suorituskyky
Toimintataajuus osoittaa yleensä oikean ja sopivan teknologian. Koaksiaalisuodattimet leviävät TEM-tilassa, ja ne tukevat taajuuksia suunnittelurajojen ja tasavirran (DC) välillä. Niitä käytetään laajalti 400 MHz:n ja noin 6 GHz:n välisissä solukantaverkoissa hyvällä suorituskyvyllä ja kohtalaisella koolla. Koaksiaalisia kaviteettisuodattimia, joiden resonanttien Q-tekijä on jopa 3 000, käytetään kapeakaistaisen kanavan valintaan 5G:n ala-6 GHz -sovelluksissa. Tämä korkeataajuusläpäisevä luonne on luonnostaan korkea, mikä tekee niistä ideaalisia yli noin 4 GHz:n taajuuksilla. Millimetriaaltotaajuuksien alueella, jossa 30 GHz on alueen alaraja ja korkeammat taajuudet aiheuttavat erittäin suuria tappoja sekä korkeamman asteen moodit koaksiaalirakenteissa, ainoat käytännössä sovellettavissa olevat ratkaisut ovat aaltoputkisuodattimet. Aaltoputkisuodattimien läpäisyhäviö on 94 GHz:ssä vain 0,15 dB, kun taas koaksiaalisilla vaihtoehdoilla se on 0,47 dB.
Läpäisyhäviö ja tehonkäsittely
Jokainen desibeli häviötä vaikuttaa suoraan kattavuusalueeseen, siirtonopeuksiin ja käyttökustannuksiin. Aaltoputkisuodattimet ovat hyviä molemmissa suhteissa. Niiden metalliset ontot rakenteet eivät aiheuta mitään dielektristä häviötä, ja signaalit siirtyvät ilmalla täytetyissä aukkoissa. Aaltoputkien lisäyshäviö Ku-kaistalla (12–18 GHz) on noin 0,15 dB/m verrattuna koaksiaaliratkaisujen 0,67 dB/m:een – eli 4,5 kertaa pienempi. Sama pätee tehonkäsittelyyn: WR-42-aaltoputket voivat siirtää 20 kW:n pulssitehoa Q-kaistalla, mikä on 400 kertaa enemmän kuin vastaavat koaksiaaliratkaisut. Koaksiaalisuodattimet saavuttavat hyvän suorituskyvyn tarkoitetussa käyttöalueessaan – esimerkiksi korkealaatuiset L-kaistansuodattimet saavuttavat lisäyshäviön alle 0,5 dB. Kompromissi ilmenee dielektristen materiaalien käytössä, jotka aiheuttavat häviömekanismeja, joita ei esiinny aaltoputkiratkaisuissa. Ihonvaikutus keskittää virran ohuempille pinnalle korkeammilla taajuuksilla, joten pinnoituksen laatu on välttämätöntä.
Fyysinen koko ja integrointiharkinnat
Myös tietoliikenneinfrastruktuuri tarvitsee yhä enemmän pienikokoisia komponentteja. Tässä tapauksessa koaksiaalisilla suodattimilla on merkittäviä etuja. TEM-resonaattorit tarjoavat erinomaista toimintaa, mutta niiden fyysinen tilavuus kasvaa Q-tekijän vaatimusten mukaisesti. Uudet teknologiat ratkaisevat tämän ongelman: dielektrisissä resonaattorisuodattimissa ilmakammiot korvataan korkean permittiivisyyden keramiikalla; pohjapiirin koko voidaan vähentää 50 prosenttia ilman vaikutusta sähköiseen suorituskykyyn. 5G:n massiiviset MIMO-tukiasemat ovat siirtyneet käyttämään keramiikasta valmistettuja dielektrisiä suodattimia. Aaltoputkisuodattimet ovat aina melko suuria – niiden mitat ovat suoraan verrannollisia aallonpituuteen. Kun taas taajuudet nousevat millimetriäallonpituuden alueelle, jolloin aallonpituudet pienenevät millimetreihin, aaltoputkien koko on yllättävän pieni. Substraattiintegroitu aaltoputkiteknologia (SIW) on teknologia, joka mahdollistaa aaltoputkimaiset suunnitteluratkaisut tasomaisissa PCB-mitoissa, matalalla häviöllä sekä tiukassa rakenteessa ja integraatiokyvyssä.
Ympäristön vakaus ja pitkäaikainen luotettavuus
Telekommunikaatioinfrastruktuuri asennetaan usein ulkoilmaan useiksi vuosikymmeniksi. Aaltoputkisuunnittelut ovat erinomaisen vakaita – kokonaan metallisista osista koostuvat rakenteet eivät kärsi lämpölaajenemisen eroista eivätkä niissä tapahdu kaasun vapautumista (outgassing). WR-15-aaltoputkien amplitudin hajaantuminen lämpökyklyjen aikana –55 °C:n ja +125 °C:n välillä vastaa vain –0,008 dB/°C, kun taas koaksiaalirakenteissa käytetyt PTFE-eristeet kutistuvat kylmässä, mikä johtaa impedanssimismatchiin. Syvässä avaruudessa aaltoputkisuodattimet kestävät säteilyannoksia, jotka voivat hiiltää koaksiaalieristeet. Samankaltaisen vakauden saavuttamiseksi koaksiaalisuodattimien valinnassa on huolellisesti käytettävä pienellä lämpölaajenemiskertoimella varustettuja seokseja ja lämpötilakompensoiduilla eristetukipinnoilla varustettuja komponentteja. Tiukka tiivistys suojelee kosteuden tunkeutumislta. Nykyaikaisten 5G-tukiasemien suodattimet toimivat lämpötilavälillä –40 °C–+85 °C pienellä taajuusviiveellä.
Valinta edellyttää kompromisseja taajuuden, tappioiden, fyysisten rajoitusten ja ympäristövaatimusten välillä. Koaksiaalisuodattimet ovat suositeltavin vaihtoehto alle 6 GHz:n taajuuksilla pienemmän koon ja helpomman integrointimahdollisuuden vuoksi, mikä on tärkeämpää kuin hieman suuremmat tappiot. Noin 10 GHz:n ja korkeamman taajuuden alueella aaltoputkisuodattimet ovat välttämättömiä parempien tappio-ominaisuuksien, suuremman tehon käsittelykyvyn sekä kovien ympäristöolosuhteiden kestämiskyvyn takia. Kun 5G siirtyy millimetriaaltotaajuuksiin ja 6G vielä korkeammille taajuuksille, teknologiat muuttuvat: koaksiaalisuunnittelut uusilla eristeillä ja pienentämisellä sekä aaltoputkiteknologia, joka perustuu SIW-teknologiaan (substrate integrated waveguide) ja lisäämällä valmistettaviin ratkaisuihin. Linkworldilla on yli 20 vuoden kokemus RF-valmistuksesta molemmissa teknologioissa, ja se tarjoaa telekommunikaatioinfrastruktuurin vaatimia suodattimia, kokoonpanoja ja suunnittelupätevyyttä. Ota meihin yhteyttä erityisistä suodatinvaatimuksistasi.