مكونات ميكروويف منخفضة التداخل غير الخطي (PIM) للشبكات عالية السعة

السعة هي الملك في شبكات الجيل الخامس والجيل السادس الناشئة. وفي التعديل من الرتب العليا، وتقنيات MIMO الضخمة، وإعادة استخدام التردد بكثافة، فإن بيئات الإشارات النقية جدًّا ضرورية. ومع ذلك، فإن التشويش التداخلي السلبي (PIM) يُعَدُّ أحد أخطر الخصوم التي تواجه السعة في المكوِّنات السلبية. ويؤدي التداخل الإشاري الناتج عن وجود حاملات عالية القدرة متعددة تضرب الخصائص غير الخطية للموصِّلات أو الكابلات أو المكوِّنات إلى رفع مستوى الضوضاء وتدهور الأداء. ولذلك فإن البنية التحتية المهمة للشبكات عالية السعة تشمل مكوِّنات ذات قيمة PIM منخفضة. ولدينا خبرة تزيد على ٢٠ عامًا في مجال هندسة المكوِّنات الميكروويفية السلبية مع ضمان أداء منخفض لـ PIM. RF خبرة تزيد على ٢٠ عامًا في مجال هندسة المكوِّنات الميكروويفية السلبية مع ضمان أداء منخفض لـ PIM. ويعرض هذا الدليل الأبعاد الأربعة الحرجة المتعلقة باختيار المكوِّنات منخفضة القيمة لـ PIM.

فهم التشويش التداخلي السلبي (PIM) وأثره في سعة الشبكة

هذا هو المكان الذي تنتهي فيه الوصلات غير الخطية عند حاملين أو أكثر عاليي القدرة، وتقوم بمزج تردداتها لإنتاج منتجات التداخل الطردي التي قد تقع داخل نطاقات الاستقبال. وعندما تكون الترددات قريبةً من بعضها البعض، تظهر منتجات الترتيب الثالث على نفس النطاق الذي يُستقبل عليه الإشارة، وذلك في حال وجود وصلة غير خطية بين الترددين المتزاوجين. وعلى الرغم من أن القدرة عند مستوى -153 ديسيبل بالنسبة للحامل (dBc) لا تتجاوز ٥×١٠⁻¹⁶ من قدرة الحامل، فإن الإشارات المستقبلة تكون ضعيفة جدًّا، وبالتالي فإن هذا المستوى من التداخل، الذي يبدو تافهًا ظاهريًّا، يؤدي إلى رفع مستوى الضوضاء الخلفية (Noise Floor) بشكلٍ كبيرٍ لدرجةٍ تمنع تحقيق أداءٍ جيدٍ. تأثير السعة: إن مقارنة السعة في الحالة الحدية والحالة القصوى تُظهر عامل زيادة في السعة يصل إلى ٣٠٪ لمواقع مرتفعة الحمل في أنظمة MIMO ٤×٤ مع بقاء التداخل الطردي غير المرغوب (PIM) أقل من -١٦٠ ديسيبل بالنسبة للحامل (dBc). كما أن تحسّن قيمة PIM بمقدار ديسيبل واحد يسهّل زيادة رتب التعديل وكفاءة الطيف.

اختيار المواد وأنظمة الطلاء

يُعَدُّ اختيار المادة أمرًا بالغ الأهمية لأداء منخفض التداخل غير الخطي (PIM). وتُعَدُّ المواد الفيرومغناطيسية—مثل الحديد والنيكل والكوبالت—المساهم الرئيسي في التداخل غير الخطي (PIM)، ويجب استبعادها تمامًا من مسار الإشارة. ويمكن تصنيع المادة الأساسية في الغلاف مع الموصلات والغطاء من مواد ذات توصيلية عالية، مثل النحاس الأصفر أو النحاس، لكن أنظمة الطلاء مطلوبة أيضًا. ويُطبَّق طلاء ثلاثي المعادن (النحاس، ثم النيكل، ثم إما الفضة أو الذهب) الذي يوفِّر التوصيلية وحماية بيئية في المكونات عالية الجودة. والعلاقة بين جودة الطلاء والتداخل غير الخطي (PIM) علاقةٌ شديدة التأثير؛ أي إن وجود طبقة كافية من الذهب فوق النيكل وإدارة العزم تؤديان إلى خفض التداخل غير الخطي (PIM) بمقدار ١٥ ديسيبل مقارنةً بالتصاميم التقليدية. جودة السطح: تكمن مشكلة جودة السطح في المقياس المجهرى—حيث إن عمق الجلد في نطاق الموجات الموجية (W-band) أصغر من ٠٫٢ ميكرومتر، ما يعني أن عيوب الشبكة البلورية تؤثر مباشرةً على خصائص التوليد غير الخطي. ويجب أن تكون مكونات الفضاء مصنوعة من ألمنيوم نقاوته ≥٩٩٫٩٩٩٧٪ وخشونة سطحها (Ra) ≤٠٫٨ ميكرومتر.

تصميم متقدم للموصِّلات والواجهات

تُعَد واجهات الموصلات أكثر مصادر التداخل غير الخطي (PIM) شيوعًا. والعملية الفيزيائية الرئيسية التي تؤدي إلى ظهور التداخل غير الخطي هي عدم الخطية الناتجة عن التماس المعدني غير الخطي، والتي تنشأ بسبب التماس الكهربائي غير المثالي. وتتغلب الموصلات الحديثة منخفضة التداخل غير الخطي (Low-PIM) على هذه المشكلة من عدة جوانب. وقد أصبحت موصلات النوع 4.3-10 المعيار القياسي في الصناعة كموصلات خلوية ماكروية وموصلات أنظمة التوزيع المُوزَّعة عالي الطاقة (DAS)، وذلك بفضل واجهات التماس المتناظرة التي تضمن غياب أي فجوات دقيقة على امتداد المحيط الكامل، والتي قد تتسبب في ظهور التداخل غير الخطي. وأصعب هذه التصاميم هي التصاميم القائمة على فجوة النطاق الكهرومغناطيسي بدون تماس (Contactless Electromagnetic Bandgap - EBG)، حيث يتحقق انخفاض التداخل غير الخطي باستخدام واجهات غير متلامسة، إذ يتم قمع عدم الخطية الناتجة عن التماس المعدني، ويتم تحقيق متوسط قمع يتجاوز ٢٠ ديسيبل (مقارنةً بالتصاميم التقليدية). أما الموجات التوجيهية المملوءة عازليًّا فلا تحتوي على أسطح تماس على الإطلاق، ويجب أخذها في الاعتبار كخيارٍ عند الحاجة إلى معايير عالية جدًّا في التداخل غير الخطي.

التكامل والاختبار على مستوى النظام

إن انخفاض الـ PIM على مستوى المكوّنات وحده لا يكفي لضمان أداء النظام. فالمستوى النهائي للـ PIM يتأثر بالتفاعل بين العناصر والبيئة المحيطة. ويُعد التورك (العزم) المناسب أمرًا حاسمًا للغاية، إذ إن أي ترخية تؤدي إلى فقدان التماس بين الأجزاء، بينما يؤدي شد البراغي بشكل مفرط إلى تشققات في المادة العازلة وتشوه في نقاط التماس. وفي حالة الموصلات القياسية من نوع SMA، فإن تطبيق عزم شد يتراوح بين ٨–١٠ إنش-رطل يقلل من مستوى الـ PIM بمقدار يصل إلى ١٥ ديسيبل مقارنةً بالوصلات المرتخية. كما يتطلب الأمر إجراء اختبارات في ظروف واقعية — إذ قد يتغير مستوى الـ PIM بمقدار ±٦ ديسيبل عندما تتغير قيم تسامح التجميع بالنسبة لعزم شد البراغي ضمن النطاق ٠٫٣ نيوتن·متر. وتتفاقم هذه التحديات بسبب العوامل الحرارية: فعلى سبيل المثال، تزداد خشونة سطح الوصلات المطلية بالفضة من Ra0.3 ميكرومتر إلى Ra1.2 ميكرومتر بعد ٢٠٠٠ دورة حرارية، ما يؤدي إلى ارتفاع مستوى الـ PIM بمقدار ١٥ ديسيبل. وبما أن المتطلبات تتطور باستمرار على مر السنين، فإنه يلزم أن تكون العناصر مُصمَّمة لتكون جاهزة للمستقبل. أما المكوّنات التي تعمل في النطاق الترددي بين ٦١٧ ميجاهرتز و٥٩٢٥ ميجاهرتز فهي مكوّنات فائقة العرض الترددي (Ultra-Wideband)، ما يسمح بتطوير الشبكة دون الحاجة إلى تغيير البنية التحتية. أما البنية التحتية الخارجية فهي مصمَّمة لتحمل الظروف البيئية، وتتميز بنهايات منخفضة الـ PIM تحمل تصنيف IP67 ونهايات من نوع 4.3-10.

تعتمد الشبكات اللاسلكية عالية السعة على استخدام مكونات منخفضة التداخل غير الخطي (PIM). وكل ذلك يؤثر في أداء التداخل غير الخطي (PIM)، الذي يُحدد في النهاية سعة الشبكات، نظراً لأهمية نقاء المواد ودقة الطلاء، فضلاً عن تصميم الموصلات المتطورة والاختبارات الصارمة. ويكتسب خفض مستوى التداخل غير الخطي (PIM) أهميةً أكبر مع ظهور تقنية الجيل الخامس (5G) وظهور تقنية الجيل السادس (6G). وشركة «لينك وورلد» (Linkworld) هي شركة مصنِّعة تمتلك خبرة تزيد على عقدين من الزمن في مجال المكونات الراديوية (RF)، إضافةً إلى خبرةٍ واسعةٍ في تصميم المكونات منخفضة التداخل غير الخطي (low-PIM)، والتي تتجسَّد في المكونات السلبية الميكروويفية الموثوقة التي تلبي متطلبات النشر عالي السعة. اتصلوا بنا لمناقشة متطلباتكم المتعلقة بالمكونات منخفضة التداخل غير الخطي (low-PIM).