作者：Resonant首席技術(shù)官Robert Hammond和產(chǎn)品營(yíng)銷與業(yè)務(wù)開發(fā)副總裁Mike Eddy

5G網(wǎng)絡(luò)在更高的頻段中運(yùn)行，對(duì)于RF濾波器而言,，需要新的基礎(chǔ)技術(shù)和性能標(biāo)準(zhǔn),。業(yè)界必須開發(fā)新的諧振結(jié)構(gòu)，以便在高頻和大帶寬下進(jìn)行濾波,，并需要合適的功率以最大化信號(hào)范圍,。以下是有關(guān)5G濾波器的五個(gè)關(guān)鍵常見問(wèn)題解答。

什么是濾波器,？

無(wú)線電頻率占據(jù)指定遠(yuǎn)距離廣播的電磁頻譜范圍,，利用壓電效應(yīng)，RF信號(hào)被轉(zhuǎn)換成電能,，從而引起基板的微小波動(dòng),，這些波動(dòng)就代表著頻率。濾波器可以選擇來(lái)自特定頻帶的指定信號(hào),，同時(shí)抑制干擾的信號(hào),。在現(xiàn)代智能手機(jī)中，幾乎有超過(guò)50個(gè)射頻濾波器,，隨著濾波器數(shù)量的增加,，濾波器本身和PCB的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)也隨之增加。良好的濾波器性能非常重要,，因?yàn)椴涣紴V波器設(shè)計(jì)會(huì)增加功耗及干擾因素,。

5G濾波器的頻率范圍是多少？

3GPP是蜂窩網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)組織,。在3GPP Release 15中,，它為5G應(yīng)用指定了兩個(gè)范圍的無(wú)線電頻帶。頻率范圍1（FR1）介于450MHz至6000MHz（6GHz）之間,，F(xiàn)R2介于24250MHz（24GHz）至52600MHz（52.6GHz）之間,。

在FR1內(nèi)，有5個(gè)可用于34G的頻段,，但從RF濾波器的角度來(lái)看,，有趣的頻段是n77（3.7 GHz），n78（3.5 GHz）和n79（4.7 GHz）,，因?yàn)檫@些頻段提供的頻道帶寬超過(guò)500 MHz,，這對(duì)數(shù)據(jù)吞吐量至關(guān)重要。這也表示在4G濾波器中流行的聲波諧振器結(jié)構(gòu)的性能范圍有新的更高要求,。

在FR2中,，指定了四個(gè)頻段：n257（26 GHz）,，n258（24 GHz），n260（39 GHz）和n261（28 GHz）,。這些都被指定用于5G毫米波（mmWave）服務(wù),，信道帶寬超過(guò)800 MHz。

為什么不能在5G濾波器中使用電流諧振器結(jié)構(gòu),？

諧振器結(jié)構(gòu)支持在限定頻率下的諧振振蕩,。由于性能和低成本，最流行的結(jié)構(gòu)是聲波,。表面聲波（SAW）和體聲波（BAW）在高達(dá)2.7GHz時(shí)已經(jīng)實(shí)用,，其頻率低于FR1頻帶的高帶寬5G頻帶。隨著工作頻率的增加,，物理尺寸減小,，使其對(duì)加工技術(shù)的要求更高。更高頻率的信號(hào)具有更高的信號(hào)衰減,，這意味著濾波器需要支持高功率RF信號(hào)以提高信號(hào)強(qiáng)度,。因此，隨著5G對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的挑戰(zhàn),，濾波器制造商正在尋找新的解決方案來(lái)滿足手機(jī)制造商的需求,，其中包括新的和創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)，如新的聲波結(jié)構(gòu)XBAR,，它滿足高頻率的需求,，更高的帶寬和更高的功率。此外其他類型的濾波器也會(huì)孕育而生,，例如電磁（EM），電介質(zhì),，腔體波導(dǎo),，片上濾波和微帶（或平面薄膜）濾波器。

5G濾波器的功率范圍

通常情況下,，由于較高的信號(hào)衰減,，較高頻率的無(wú)線電信號(hào)將需要更多的功率來(lái)維持與4G相同的覆蓋范圍。比如在28GHz下工作的5G信號(hào),，基站距離最遠(yuǎn)不能超過(guò)2000英尺,，而且是沒(méi)有障礙物的情況下。由于這種性能導(dǎo)致室內(nèi)覆蓋效果會(huì)非常差,，為此濾波器需要具有更高的信號(hào)功率,，比如在頻帶邊緣高達(dá)1瓦（30dBm） ，以實(shí)現(xiàn)最大傳輸距離,。

5G濾波器抗干擾的挑戰(zhàn)

在許多使用案例中,，特別是在實(shí)現(xiàn)5G的高數(shù)據(jù)速率視頻應(yīng)用的全部潛力的情況下,，5G和Wi-Fi在3-6GHz頻率范圍內(nèi)的共存將是必不可少的。頻帶n77,，n79和5GHz的Wi-Fi在頻率上相鄰,，幾乎沒(méi)有保護(hù)頻帶來(lái)分離這些頻段（見下圖）。新的Wi-Fi6標(biāo)準(zhǔn)在n79頻段附近運(yùn)行,，而n79頻段又與n77相鄰,。高性能濾波器（如XBAR濾波器）對(duì)于緩解5G和Wi-Fi頻段之間的干擾至關(guān)重要，可實(shí)現(xiàn)最大帶寬操作,，防止Wi-Fi信號(hào)流入n79數(shù)據(jù)路徑,，反之亦然。