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WaveX™ツールは、当初表面弾性波(SAW)フィルターの設計に使用されていました。SAWフィルターは従来、低周波帯をサポートしており、干渉や共存を防ぐことができるレベルでした。しかし、WaveXの高度な設計精度によりSAWフィルタの性能が向上し、それ以来レゾナント社は、温度補償型弾性表面波(TC-SAW)や、最近ではバルク弾性波(BAW)など、より高性能な共振器技術にこのツールを使用してきました。

BAWフィルターは従来、2.7GHzまでの周波数で使用され、干渉や共存が難しいアプリケーションで使用されてきました。このような4Gのフィルター構造を、より高い周波数である5Gバンドのフィルターに適応させることは、大きな課題となります。さらに、携帯電話でのHDビデオ再生を実現するために必要な5G帯域幅も、前世代の無線技術に比べて大幅に広くなっています。フィルターが提供可能な帯域幅の割合は、現在では10%以上になっています(4Gでは3〜5%)。また、これらの周波数で発生する信号の減衰に対応するために必要な高出力のRF信号を処理することも重要な要素です。5Gフィルターに適した技術は、これら3つの要素(高周波、広帯域、高出力)をすべてサポートするものですが、これまでのところ、レゾナント社のXBAR®テクノロジーを除き、これら3要素をすべて実現できるBAWテクノロジーはありませんでした。

レゾナント社は、WaveX™のBAWへの応用を模索する中、XBAR®という全く新しいBAW共振構造を開発しました。XBAR®テクノロジーは、サンプルパーツにおいて他のBAWフィルターの性能を上回る、より高い周波数帯でのフィルター機能を示しています。XBAR®技術は、より高い周波数でより広い帯域を必要とする新興の5Gモバイル機器に最適であり、XBARフィルターは既存の製造プロセスを使用して製造できるため、迅速な生産が可能です。

measured data graph

W WaveX™のシミュレーションによると、XBAR®技術は、3GHz~6GHzの周波数帯で動作する5G新無線(NR)機器や、28GHz以上の周波数帯で動作するミリ波システムのフィルター開発に使用できる可能性があります。レゾナント社では、38GHzまでのXBAR®テクノロジーの性能を測定しています。

初のXBARフィルター

モバイル・ワールド・コングレス(MWC)バルセロナ2019において、レゾナント社は最初のXBAR®ベースのフィルターの性能をデモンストレーションしました。試作したXBAR®フィルターは、5GHzの周波数帯で約600MHzの帯域幅を示し、これは他の発表されたフィルターの帯域幅の約2倍にあたります。次世代5Gサービスの多くは、この周波数帯で動作します。この帯域幅を実現するXBAR®フィルターを量産することで、5Gが約束する次世代サービスを提供し、5Gに貢献していきます。

figure 2 Prototype of XBAR® filter at MWC Barcelona 2019

Figure 2: Prototype of XBAR® filter at MWC Barcelona 2019.

XBAR®の試作機では、帯域幅に加えて、通過帯域の挿入損失(通過帯域の中心から)を約1dB測定しました。モバイル機器では、この挿入損失の低さがバッテリー寿命の延長につながります。

パワーハンドリングについては、XBAR®フィルターはバンドエッジで30dBm(1W)以上のパワーハンドリング性能を実証しています。周波数が高くなると送信距離が短くなり、送信距離を達成するためにRFFEに電力が増加するため、パワーハンドリングは特に重要です。

隣接する周波数帯の排除は、特にWi-Fi帯域に隣接する特定の5G帯域において、フィルターのもう一つの重要な性能特性です。 XBAR®のプロトタイプフィルターは、高周波数でのWi-Fiリジェクションを実証しており、干渉を排除し、携帯電話やデバイス内で5GとWi-Fiの共存を可能にします。このような共存を可能にする高性能に集積化され且つ低コストのソリューションは他には発表されていません。

XBAR®は、5GとWi-Fiの両方のネットワークにおいて、全く新しい「グリーンフィールド」フィルターの設計を実現することが期待されています。最初に予定されているデバイスは、4.7GHzで動作する5G NRバンドであるバンドn79をサポートします。

MWC以降、レゾナント社は、WaveX™プラットフォームを活用してXBAR®フィルターの改良を続けています。 WaveX™は、n77/n79ダイプレクサと5GHz Wi-Fiフィルターを用いて、n77、n79、5GHz Wi-Fiの同時動作を可能にする新しいXBAR®アーキテクチャのプロトタイプのシミュレーションに使用されました。このアーキテクチャは、大手無線通信事業者が推奨するソリューションとして確認されており、デザインフットプリントの縮小は、デバイスのサイズやバッテリー寿命を犠牲にすることなく5Gハンドセットを提供しようとしているすべてのハンドセットメーカーにとって非常に重要です

レゾナント社のWaveX™プラットフォームは、あらゆるRFフィルター技術に対して優れた性能を発揮する設計を提供しており、これがXBAR®の開発につながっています。WaveX™とXBAR®により、次世代無線技術の帯域幅とそれに伴うユーザーエクスペリエンスの向上を実現できます。