मिलीमीटर-वेव फिल्टर कैसे डिजाइन करें और उनके आयामों और सहनशीलता को कैसे नियंत्रित करें

मिलीमीटर-वेव (mmWave) फिल्टर तकनीक मुख्यधारा के 5G वायरलेस संचार को सक्षम बनाने में एक महत्वपूर्ण घटक है, फिर भी इसे भौतिक आयामों, विनिर्माण सहनशीलता और तापमान स्थिरता के संदर्भ में कई चुनौतियों का सामना करना पड़ता है।

मुख्यधारा के 5जी वायरलेस संचार के क्षेत्र में, भविष्य का ध्यान मिलीमीटर वेव स्पेक्ट्रम के भीतर 20 GHz से ऊपर की आवृत्तियों का उपयोग करने की ओर स्थानांतरित होगा ताकि बैंडविड्थ क्षमता को बढ़ाया जा सके, जिससे अंततः संचरण दर में वृद्धि हो सके।

यह सर्वविदित है कि उच्च आवृत्ति और महत्वपूर्ण पथ हानि के कारण, मिलीमीटर वेव सिग्नलों के लिए छोटे एंटेना की आवश्यकता होती है। इन एंटेना को एक साथ समूहित करके संकीर्ण-बीम, उच्च-लाभ वाले ऐरे एंटेना बनाए जाते हैं।

फ़िल्टर डिज़ाइन में आने वाली प्रमुख कठिनाइयों में से एक है एंटीना के आयामों के अनुरूप ढलना, विशेष रूप से उच्च-आवृत्ति फ़िल्टरों के मामले में। इसके अतिरिक्त, फ़िल्टरों की निर्माण सहनशीलता और तापमान स्थिरता उत्पाद डिज़ाइन और उत्पादन के हर पहलू को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करती है।

mmWave प्रौद्योगिकी में आकार संबंधी सीमाएँ

परंपरागत एंटीना ऐरे सिस्टम में, व्यतिकरण से बचने के लिए तत्वों के बीच की दूरी तरंगदैर्ध्य के आधे (λ/2) से कम होनी चाहिए। यह सिद्धांत 5G बीमफॉर्मिंग एंटीना पर भी समान रूप से लागू होता है। उदाहरण के लिए, 28 GHz बैंड में काम करने वाले एंटीना के तत्वों के बीच की दूरी लगभग 5 mm होती है। परिणामस्वरूप, ऐरे के भीतर के घटक अत्यंत छोटे होने चाहिए।

मिलीमीटर वेव अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाने वाले फेज़्ड एरे अक्सर एक समतल संरचना डिजाइन को अपनाते हैं, जैसा कि नीचे दिखाया गया है, जहां एंटेना (पीले क्षेत्र) प्रिंटेड सर्किट बोर्ड (पीसीबी) (हरे क्षेत्र) पर लगाए जाते हैं, और सर्किट बोर्ड (नीले क्षेत्र) को एंटेना बोर्ड से लंबवत रूप से जोड़ा जा सकता है।

इन सर्किट बोर्डों पर जगह पहले से ही बहुत कम है, लेकिन उभरती हुई प्रौद्योगिकियां और भी अधिक कॉम्पैक्ट फ्लैट संरचनाओं की खोज कर रही हैं, जिसका अर्थ है कि फिल्टर और अन्य सर्किट ब्लॉकों को एंटीना पीसीबी के पीछे सीधे माउंट करने के लिए काफी छोटा होना चाहिए।