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2019年08月15日 | 5G时代对滤波器的5大新要求
2019-08-15 来源：EEWORLD
作者：Resonant首席技术官Robert Hammond和产品营销与业务开发副总裁Mike Eddy
5G网络在更高的频段中运行，对于RF滤波器而言，需要新的基础技术和性能标准。业界必须开发新的谐振结构，以便在高频和大带宽下进行滤波，并需要合适的功率以最大化信号范围。以下是有关5G滤波器的五个关键常见问题解答。
什么是滤波器？
无线电频率占据指定远距离广播的电磁频谱范围，利用压电效应，RF信号被转换成电能，从而引起基板的微小波动，这些波动就代表着频率。滤波器可以选择来自特定频带的指定信号，同时抑制干扰的信号。在现代智能手机中，几乎有超过50个射频滤波器，随着滤波器数量的增加，滤波器本身和PCB的设计挑战也随之增加。良好的滤波器性能非常重要，因为不良滤波器设计会增加功耗及干扰因素。
5G滤波器的频率范围是多少？
3GPP是蜂窝网络的标准组织。在3GPP Release 15中，它为5G应用指定了两个范围的无线电频带。频率范围1（FR1）介于450MHz至6000MHz（6GHz）之间，FR2介于24250MHz（24GHz）至52600MHz（52.6GHz）之间。
在FR1内，有5个可用于34G的频段，但从RF滤波器的角度来看，有趣的频段是n77（3.7 GHz），n78（3.5 GHz）和n79（4.7 GHz），因为这些频段提供的频道带宽超过500 MHz，这对数据吞吐量至关重要。这也表示在4G滤波器中流行的声波谐振器结构的性能范围有新的更高要求。
在FR2中，指定了四个频段：n257（26 GHz），n258（24 GHz），n260（39 GHz）和n261（28 GHz）。这些都被指定用于5G毫米波（mmWave）服务，信道带宽超过800 MHz。
为什么不能在5G滤波器中使用电流谐振器结构？
谐振器结构支持在限定频率下的谐振振荡。由于性能和低成本，最流行的结构是声波。表面声波（SAW）和体声波（BAW）在高达2.7GHz时已经实用，其频率低于FR1频带的高带宽5G频带。随着工作频率的增加，物理尺寸减小，使其对加工技术的要求更高。更高频率的信号具有更高的信号衰减，这意味着滤波器需要支持高功率RF信号以提高信号强度。因此，随着5G对现有技术的挑战，滤波器制造商正在寻找新的解决方案来满足手机制造商的需求，其中包括新的和创新的结构，如新的声波结构XBAR，它满足高频率的需求，更高的带宽和更高的功率。此外其他类型的滤波器也会孕育而生，例如电磁（EM），电介质，腔体波导，片上滤波和微带（或平面薄膜）滤波器。
5G滤波器的功率范围
通常情况下，由于较高的信号衰减，较高频率的无线电信号将需要更多的功率来维持与4G相同的覆盖范围。比如在28GHz下工作的5G信号，基站距离最远不能超过2000英尺，而且是没有障碍物的情况下。由于这种性能导致室内覆盖效果会非常差，为此滤波器需要具有更高的信号功率，比如在频带边缘高达1瓦（30dBm） ，以实现最大传输距离。
5G滤波器抗干扰的挑战
在许多使用案例中，特别是在实现5G的高数据速率视频应用的全部潜力的情况下，5G和Wi-Fi在3-6GHz频率范围内的共存将是必不可少的。频带n77，n79和5GHz的Wi-Fi在频率上相邻，几乎没有保护频带来分离这些频段（见下图）。新的Wi-Fi6标准在n79频段附近运行，而n79频段又与n77相邻。高性能滤波器（如XBAR滤波器）对于缓解5G和Wi-Fi频段之间的干扰至关重要，可实现最大带宽操作，防止Wi-Fi信号流入n79数据路径，反之亦然。
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史海拾趣
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