Sự gia tăng tầm quan trọng của bộ lọc hoạt động trong giao tiếp không dây

Sự mở rộng nhanh chóng của mạng không dây, từ 4G LTE đến 5G và xa hơn, đã đặt các yêu cầu chưa từng thấy trên các thành phần đầu của radio (RF). Trong số đó, bộ lọc là yếu tố quan trọng để duy trì sự toàn vẹn tín hiệu, quản lý sự can thiệp, và cho phép sử dụng quang phổ hiệu hiệu hiệu quả. Bộ lọc hoạt động, kết hợp các yếu tố khuếch đại như bộ khuếch đại hoạt động hoặc bán dẫn điện tử, cung cấp những lợi ích riêng biệt hơn bộ lọc thụ động, kích cỡ, và khả năng thu thập. Khi mạng 5G thành thạo và nghiên cứu nhanh hơn 6G, vai trò bộ lọc hoạt động được tăng cường từ sự chọn thông minh, xử lý thông minh, xử lý sự xử lý thông minh, xử lý.

Cơ bản của bộ lọc hoạt động: Một bộ thay thế

Bộ lọc hoạt động là một mạch điện tử dùng các thành phần hoạt động theo định nghĩa- theo biểu tượng hoặc bán dẫn (có thể dùng với các thiết bị kháng cự và tụ điện tử) cùng với các thiết bị phản ứng và tụ điện tử để định dạng tần số của một tín hiệu. Không giống như bộ lọc bị động (chỉ phụ thuộc vào những bộ phận bắt đầu, tụ điện, và phản ứng) hoạt động bộ lọc cung cấp điện áp, hiển thị đầu vào đầu vào mức độ quan trọng, và cung cấp khả năng đầu ra thấp. Những tính năng này khiến chúng hợp nhất để hợp nhất trong hệ thống phức tạp nơi mà hiệu ứng tải phải được giảm thiểu.

Các hệ thống lọc hoạt động thông thường bao gồm bộ lọc [FLT: 0]; mỗi lớp học trên cung cấp các giá trị đánh đổi theo độ nhạy thành phần, Q- tiện ích và độ linh hoạt. Trong bối cảnh 5G và hơn thế nữa, các nhà thiết kế thường ưu tiên bộ lọc với độ sáng (t phụ), phạm vi rộng, và độ chính xác cao.

Hàm quan trọng của bộ lọc hoạt động trong mạng 5G

5G hoạt động trên ba ban nhạc tần số chính: sub-6 GHz (FR1), wave (FR2, 24–52 GHz), và ban nhạc FR3 mới nổi (7–24 GHz). Bộ lọc hoạt động phục vụ một số vai trò thiết yếu:

Sự trầm cảm và lòng trung kiên của tín hiệu

Trong các cuộc triển khai dày đặc của thành phố, các trạm và thiết bị cơ bản phải từ chối các đường tắc ngoài băng từ các kênh lân cận, Wi-Fi, hoặc các tín hiệu di động. bộ lọc hoạt động với các chất lượng Q cao có thể cung cấp sự từ chối mạnh mẽ trong khi duy trì sự mất dần, một tổ hợp mà bộ lọc thụ động phải đấu tranh để đạt được ở tần số cao hơn.

Quản lý nhiễu

Bộ lọc hoạt động có thể được thiết kế để cải tiến tỷ lệ tín hiệu để tăng cường (SNR) bằng cách khuếch đại tín hiệu đã mong muốn trước giai đoạn xử lý sau. Tuy nhiên, các yếu tố hoạt động chính nó sẽ tạo ra nhiễu và nhiệt độ. Thiết kế cẩn thận, bao gồm các hệ thống tạo nhiễu sóng âm thanh thấp và mạng phản hồi tối ưu hóa, là cần thiết để cân bằng thu và số điện thoại.

Hỗ trợ đa kênh và phân cách sắc thái

Các mạng 5G thường dùng các dây cung cấp thông tin, kết hợp tần số tần số để tăng dữ liệu. Bộ lọc hoạt động ngược lại có thể chuyển đổi giữa các tần số trung tâm trên ruồi là thiết yếu để cho phép tính linh hoạt này mà không cần thiết một ngân hàng lọc tận tụy cho mỗi ban nhạc.

Công nghệ nhập vào trong bộ lọc hoạt động

Bộ lọc điều khiển được và cấu hình lại

Khả năng điều chỉnh là một xu hướng quan trọng. Các bộ lọc này cho phép thích ứng với điều kiện kênh, kiểu giao thoa, hoặc định vị quang phổ. Ví dụ, một tế bào nhỏ 5G có thể sử dụng bộ lọc hoạt động cá ngừ để tránh nhiễu với radar quân sự trong một ban nhạc gần đó.

Lọc hoạt động tích cực cho mmWave

Tần số sóng Milimeter (28, 39 GHz) đặt ra những thách thức cho thiết kế lọc truyền thống do hiệu ứng thấp Q và hiệu ứng ký hiệu cao. Kỹ thuật lọc hoạt động, như sử dụng bộ đối thoại với sự bù đắp tiêu cực, có thể đạt được khả năng chọn lựa cao trong việc sử dụng chip. Tôi tích hợp bộ lọc hoạt động trong quá trình CMOS hoặc SiGe BiMMOS đang trở nên khả thi với hệ thống quang hợp và tia quang phổ, nơi mà kích thước và tiêu thụ năng cần thiết.

Máy học sự thích nghi với sự điều chỉnh

Thông minh nhân tạo đang được áp dụng ngày càng nhiều cho tối ưu lọc thời gian thực. Mạng thần kinh có thể theo dõi hệ số bộ lọc quang phổ và điều chỉnh hoặc hệ số cấp cao để giảm thiểu tốc độ khủng bố bit. Cách tiếp cận này đặc biệt hứa hẹn cho radio và radio định nghĩa phần mềm (SDRs), nơi mà tính linh hoạt của lớp lọc phải phù hợp với sự linh hoạt của băng tần số.

Lọc động

Trong khi bộ lọc hoạt động cung cấp khả năng tua và đạt được, chúng cũng đưa ra khả năng tiêu thụ điện năng và các tiện ích không tuyến tính. Trong việc truyền tải năng lượng cao, bộ lọc thụ động vẫn còn các con ngựa làm việc do khả năng xử lý điện áp cao và dòng điện mà không bị bóp méo. Bộ lọc hoạt động thường được tìm thấy trong các giai đoạn nhận, tần số trung bình (không có) và xử lý băng tải cơ bản. Sự lựa chọn giữa hoạt động và thụ động phụ thuộc vào tần số, mức độ năng lượng, mức độ điện, yêu cầu tuyến tính, và các hạn chế kết hợp hệ thống.

Những thử thách đối mặt với bộ lọc hoạt động trong hệ thống gen kế tiếp

Tiếng ồn nhiệt và sự trao đổi tuyến tính

Thành phần hoạt động tạo ra nhiễu có thể làm giảm độ nhạy của người nhận. Đồng thời, đạt độ phân giải tuyến tính cao (sự méo mó chậm) xung đột với nhiễu và mức tiêu dùng năng lượng thấp. Các nhà thiết kế phải cẩn thận quản lý những việc đánh đổi này, thường dùng các kỹ thuật như nhiễu cắt giảm âm thanh và nhiều hệ thống phụ.

Tiêu hao điện

Trong các thiết bị được điều khiển bằng pin như điện thoại thông minh, ngân sách điện năng rất chặt chẽ. các kỹ thuật thiết kế năng lượng thấp như hoạt động ẩn, thành kiến năng động, và công việc giảm thiểu nhiệm vụ để giảm thiểu dấu chân năng lượng mà không cần phải hy sinh hiệu suất.

Hợp nhất

Việc kết hợp bộ lọc hoạt động với những khối RF khác (LNA, VCO) trên một chip riêng lẻ đòi hỏi sự cô lập và bố trí cẩn thận để ngăn chặn sự kết nối ký tự. Việc hội thoại giữa giai đoạn lọc và các mạch điện số có thể gây ra sự bất ổn định. Các thiết kế kết hợp cao cấp và các phương pháp vi sóng phân hạch (MIC) là thiết yếu.

Đường dẫn đến 6G: Lọc hoạt động tại Thabertz Frequenities

Hơn 5G, 6G Hình dung tỷ lệ dữ liệu trong các dòng chữ thông thường dựa trên các yếu tố xếp chồng trở nên không thực tế do các bước sóng cực nhỏ và mất đi. Bộ lọc hoạt động tiếp cận lực đẩy tiêu cực, phân phối các thiết bị hiệu ứng lượng tử (v. d., các thiết bị cấp điện tử đã được khám phá và chọn trong khoảng cách thứ ba.

Hơn nữa, sự phụ thuộc của 6G nơi bề mặt thông minh, radio 3 chiều và hệ thống MIMO khổng lồ sẽ đòi hỏi bộ lọc có thể được tái cấu hình ở mức độ nguyên tử.

Phát minh vật chất thúc đẩy khả năng lọc hoạt động

Các vật liệu bán dẫn mới đang mở rộng không gian thiết kế cho bộ lọc hoạt động:

  • Gallium Nitride (GaN) ) cung cấp điện thế và năng lượng bị hỏng cao, cho phép bộ lọc hoạt động trong đầu máy phát điện có độ thẳng và độ mạnh tuyến tính là quan trọng.
  • Trình quản lý âm thanh (Slicon-on-Insulator) và SiGe ) cung cấp hiệu suất nhiễu cải tiến và tần số cắt giảm cao hơn, làm cho chúng lý tưởng cho bộ lọc hoạt động thấp theo kiểu sóng li- ti.
  • Đang lọc các vật liệu 2D như đồ thị và dichacogenides chuyển hóa kim loại có thể dẫn tới bộ lọc hoạt động cực thấp với tần số nhanh như chưa từng thấy.

Các chương trình và nghiên cứu về trường hợp trên thế giới

Bộ lọc hoạt động đã được triển khai trong cơ sở hạ tầng 5G. Ví dụ, một số trạm vĩ mô sử dụng bộ lọc thông gió hoạt động tái cấu trúc để xử lý sự kết hợp giữa các tàu qua FDD và TD. Trong hệ thống mạng kỹ thuật số khổng lồ, bộ lọc hoạt động với bộ chuyển đổi giai đoạn tích hợp cho phép chuyển đổi ánh sáng ở đầu đầu, giảm sự phức tạp của các hệ thống hậu phương số.

Tự động đánh dấu 5G (C-V2X) lợi ích từ bộ lọc hoạt động có thể từ chối tín hiệu nhiễu từ các phương tiện khác hoặc đơn vị bên đường trong khi vẫn giữ độ mở thấp. Tương tự, các thiết bị giao tiếp vệ tinh cho mạng không phải là hệ thống lọc hành vi (N) sử dụng bộ lọc hoạt động để xử lý chuyển đổi và nhiễu nhiễu từ nhiều chòm sao.

Các hướng đi nghiên cứu tương lai

  • Bộ lọc N-Path với việc khởi động [FLT: 1]: mở rộng tần số bộ lọc đường N (mà trộn một bình LC thụ động với tần số cao hơn) sử dụng công tắc hoạt động và tạo các giai đoạn để bao gồm mmWave chuỗi.
  • Bộ lọc hoạt động ): phỏng vấn mạng thần kinh sinh học để tạo bộ lọc học và thích nghi mà không cần cập nhật thuật toán rõ ràng.
  • Bộ lọc hoạt động ): sử dụng các giao thoa của Josephson hoặc các thiết bị lượng tử khác để đạt hiệu suất âm thanh gần bằng không tại nhiệt độ lò tạo điện cho các thiết bị liên lạc lượng tử lặp lại.

Kết luận

Bộ lọc hoạt động không chỉ là một thành phần hỗ trợ trong hệ thống không dây họ đang trở thành một bộ phận hỗ trợ trung tâm của sự nhanh nhẹn và hiệu suất cần thiết bởi 5G và mạng lưới tương lai. Khi tần số tăng, ngân sách điện năng tăng, và môi trường can thiệp phát triển phức tạp hơn, khả năng định dạng tần số với tiếng ồn thấp và tính tuyến cao sẽ được xác định. Tiếp tục tiến bộ trong các hệ thống cao cấp, công nghệ hợp nhất và các thuật toán thích ứng hứa mở ra khả năng kết nối, có tính năng cao. Để đọc thêm, khả năng trả lời [FT: 0GP] 5GS: [FP] đặc tả [FT] sẽ cung cấp các tiến bộ máy tính năng tổng hợp, trong khi các tập hợp các tập tin liên kết hợp kỹ thuật phức tạp [T] cũng cho phép].