隨著科技的飛速發展，5G技術也在不斷升級，進而毫米波技術在中也有著更多的發展。毫米波技術可以廣泛應用于軍事雷達系統、短距離無線高速傳輸等領域，其中毫米波濾波器技術是實現主流5G無線通信的重要組成部分，但在物理尺寸、制造公差和溫度穩定性方面存在很多困難，接下來我們就具體看看主要是哪些方面遇到了瓶頸，同時學習一些相應的解決方法。
在主流5G無線通信中，未來的重點將會轉移到使用毫米波（mmWave）頻譜中大于20 GHz的頻率來增加帶寬容量，最終提升傳輸速率。我們都知道，由于頻率高、路徑損耗大，因此mmWave信號需要更小的天線，這些天線組合在一起，形成一個窄波束、高增益的陣列天線。
如何設計高頻濾波器，使其適應天線的尺寸是濾波器設計的難點。另外，濾波器的制造公差和溫度穩定性也會影響產品設計生產的各個環節。
mmWave技術的尺寸限制
在傳統的天線陣列系統中，需要陣子間的間距小于波長（λ/ 2）的一半，以避免產生干擾。
該原理在5G波束成形天線中同樣適用，例如，一個28 GHz頻帶的天線只有大約5 mm的陣子間距。因此，這就要求陣列中的組件尺寸非常小。
mmWave應用中使用的相控陣通常采用板式結構設計，如下圖，天線（黃色區域）安裝在印刷電路板（PCB）（綠色區域）中，電路板（藍色區域）可以與天線板90度連接。
這些電路板上的空間已經很小了，但是新技術正在考慮一種更緊湊的平板結構，這意味著濾波器和其他電路塊需要更小的體積才能直接安裝在天線 pcb 的背面。
制造公差對濾波器的影響
考慮到毫米波濾波器的重要性，制造容差起著至關重要的作用。容差不僅影響濾波器性能，而且還會影響成本。
為了進一步研究這些因素，我們比較了三種不同的26Ghz 濾波器制造方法:
PCB上的微帶濾波器
PCB上的帶狀線濾波器
小型表貼（SMT）的薄膜濾波器
下表是一般生產中會出現的極限公差：
公差對PCB微帶濾波器的影響
如下圖，是一個微帶濾波器設計
設計仿真曲線如下：
為了研究公差對這種PCB微帶濾波器的影響，我們選取了8個可能的極限公差，可以看出，差異比較明顯。
公差對PCB帶狀線濾波器的影響
圖中帶狀線濾波器的設計是7階結構，頂部和底部有30mil的RO3003介質板
曲線抑制不是那么陡，矩形系數沒有微帶的好，因為沒有產生零點在通帶附近，同樣遠端諧波性能不是太好
同樣我們進行容差分析，可以看出，敏感性比微帶線好一些
公差對SMT微帶濾波器的影響
我們選用某公司的B259MC1S 26-GHz BPF型號，如下圖
對公差進行模擬如下圖，可以看出它對制造容差不太敏感。
結論
雖然毫米波濾波器的研究工作還未十分成熟，并且難度很大，在物理尺寸，公差穩定性方面存在某些困難。但是5G無線通信要變得更快，需要20 GHz或更高頻率的毫米波濾波器技術。因此，必須仔細考慮公差對設計的影響。可以看出，SMT濾波器的穩定性要強于微帶以及帶狀線， 后續毫米波通信，SMT表貼濾波器可能是未來的主流。相信隨著研究的進一步深入，毫米波技術還將取得更多突破。
