EN
I telekommunikasjon er filtre frekvensens vaktmestre, siden signaler bare reiser dit de skal, og støy holdes unna. Ved utviklingen av basestasjoner, mikrobølgeforbindelser eller satellittterminaler må ingeniører ta en grunnleggende beslutning om bruk av koaksialhulromsfilter eller bølgelederfilter. Hvert av dem har sine unike fordeler, som bestäms av frekvens, effekt, størrelse og systemarkitektur. Koaksialfilter brukes vanligvis når applikasjonen krever små dimensjoner og designfleksibilitet ved frekvenser under 6 GHz, mens bølgelederfilter foretrekkes ved høyere frekvenser på grunn av lav tap og behovet for å håndtere høy effekt ved disse frekvensene. LINKWORLD er et globalt selskap innen produksjon av begge teknologiene, med mer enn 20 års erfaring innen RF. Denne veiledningen identifiserer de viktigste aspektene som skiller slike filtertyper fra hverandre.
Frekvensområde og elektrisk ytelse
Driftsfrekvensen viser vanligvis den riktige og passende teknologien. Koaksiale filtre utbreder seg ved hjelp av TEM-modus og støtter frekvenser mellom konstruksjonsgrensene og likestrøm (DC). De brukes mye i mobilbasestasjoner fra 400 MHz til ca. 6 GHz, med god ytelse og rimelig størrelse. Koaksiale hulromsfilter med resonator-Q-faktorer opp til 3 000 brukes til å velge smalbåndskanaler i 5G-under-6-GHz-applikasjoner. Denne høyavkutningsegenskapen er intrinsisk høy og gjør dem ideelle for frekvenser over ca. 4 GHz. Ved frekvenser i millimeterbølgebåndet, der 30 GHz utgör en ende av området og høyere frekvenser i dette området fører til ekstremt høye tap samt høyere ordens modi i koaksiale strukturer, er det kun bølgeledere som kan brukes praktisk. Bølgelederfilter har en innkoplingsforsterkning så lav som 0,15 dB ved 94 GHz, i motsetning til 0,47 dB med koaksiale alternativer.
Innkoplingsforsterkning og effekthåndtering
Hver desibel tap har en direkte innvirkning på dekningsområdet, datatransferhastigheten og driftskostnadene. Bølgelederfilter er gode i begge henseender. Deres metalliske hulkonstruksjoner har ingen dielektriske tap, og signalene overføres gjennom luftfylte åpninger. Innsettingsforsterkningstap i bølgeledere ved Ku-bandet (12–18 GHz) er ca. 0,15 dB/m, sammenlignet med 0,67 dB/m for koaksialløsninger – altså 4,5 ganger lavere. Det samme gjelder effekthåndtering: WR-42-bølgeledere kan lede 20 kW pulseffekt i Q-bandet, 400 ganger mer enn tilsvarende koaksialløsninger. Koaksialfilter oppnår god ytelse innenfor sitt målområde – L-bandfilter av god kvalitet har en innsettingsforsterkningstap på mindre enn 0,5 dB. Kompromisset består i bruken av dielektriske materialer, som gir tapmekanismer som ikke forekommer i bølgeledere. Hud-effekten konserterer strømmen til tynnere overflater ved høyere frekvenser, og plattekvaliteten er avgjørende.
Fysiske dimensjoner og integrasjonsoverveielser
Telekommunikasjonsinfrastruktur har også større behov for komponenter i liten størrelse. I dette tilfellet har koaksiale filtre store fordeler. TEM-resonatorer gir utmerket ytelse, men det fysiske volumet øker i takt med kravene til Q-faktor. Nye teknologier løser dette: I dielektriske resonatorfiltre erstattes luftrom med keramiske materialer med høy permittivitet; plassbruken kan reduseres med 50 prosent uten at det påvirker den elektriske ytelsen. 5G Massive MIMO-basestasjoner har gått over til keramiske dielektriske filtre. Bølgelederfiltre er alltid ganske store i seg selv – dimensjonene deres er direkte proporsjonale med bølgelengden. Men når frekvensene stiger til millimeterbølger, der bølgelengdene reduseres til millimeter, blir størrelsen på bølgeledere overraskende liten. Substratintegrert bølgelederteknologi (SIW) er en teknologi som gir bølgelederlignende design i planare PCB-dimensjoner, med lav tap, kompakte dimensjoner og god integrasjonsmulighet.
Miljøstabilitet og langvarig pålitelighet
Telekommunikasjonsinfrastrukturen er ofte plassert utendørs i flere tiår. Bølgelederdesign er svært stabilt – design med kun metall opplever ikke forskjeller i termisk utvidelse eller utgassing. Amplitudedrift for WR-15-bølgeledere som følge av termisk syklus mellom -55 °C og +125 °C tilsvarer bare -0,008 dB/°C, mens PTFE-dielektrika i koaksiale strukturer krymper ved lav temperatur, noe som fører til impedansmismatch. I dyprommet tåler bølgelederfilter strålingsdoser som er tilstrekkelige til å karbonisere koaksiale dielektrika. For å oppnå tilsvarende stabilitet må koaksiale filter nøye velges med hensyn til legeringer med lav utvidelse og dielektriske støtter med temperaturkompensasjon. Hermetisk forsegling beskytter mot fukttrenging. Moderne 5G-basestasjonsfilter har en driftstemperatur på -40 °C til +85 °C med liten frekvensdrift.
Valget innebär avvägningar mellan frekvens, förluster, fysiska begränsningar och miljökrav. Koaxiala filter är det föredragna valet under 6 GHz på grund av deras mindre storlek och lättare integrationsmöjligheter, vilket är viktigare än de ökade förlusterna. Vid frekvenser runt 10 GHz och högre krävs vågledarfilter på grund av bättre förlustegenskaper samt möjligheten att hantera högre effekt och mer krävande miljöförhållanden. När 5G går över till millimetervågor och 6G går mot ännu högre frekvenser förändras teknologierna – koaxiala konstruktioner med nya dielektrika och miniatyrisering samt vågledarteknologi baserad på SIW (substrate integrated waveguide) och additiv tillverkning. Linkworld har mer än 20 års erfarenhet av RF-tillverkning inom båda teknologierna och erbjuder de filter, monterade enheter och designexpertis som telekominfrastruktur kräver. Kontakta oss gärna angående dina specifika filterbehov.