EN
Kapacitet er konge i de fremvoksende 5G- og 6G-netværk. Ved højgradig modulation, massiv MIMO og tæt frekvensgenbrug er der behov for meget rene signalmiljøer. Passiv intermodulation (PIM) er dog en af de mest indsmigrende modstandere af kapacitet i passive komponenter. Signalforstyrrelser forårsaget af tilstedeværelsen af flere højeffektsbærebølger, der rammer ikke-lineariteterne i forbindelser, kabler eller komponenter, forhøjer støjkælderen og forringer ydeevnen. Infrastrukturen, der er afgørende for netværk med høj kapacitet, består af lav-PIM-komponenter. Vi har mere end 20 års Rf erfaring inden for ingeniørarbejde med mikrobølgepassive komponenter med garanteret lav-PIM-ydeevne. Denne vejledning beskriver 4 kritiske dimensioner ved valg af lav-PIM-komponenter.
Forståelse af PIM og dens indvirkning på netværkskapacitet
Dette er stedet, hvor ikke-lineære knudepunkter afslutter to eller flere høj-effektsbærebølger og blander deres frekvenser for at danne intermodulationsprodukter, som kan falde inden for modtagebåndene. Når frekvenserne ligger tæt på hinanden, observeres tredjeordensprodukter på samme bånd som modtagelsessignalet, når der er et ikke-lineært knudepunkt mellem de to koblede frekvenser. Selvom effekten ved -153 dBc kun udgør 5×10⁻¹⁶ af bærebølgen, er de modtagne signaler meget svage, og denne tilsyneladende ubetydelige interferenceniveau gør støjkælderen for stor til at tillade en god ydelse. Kapacitetseffekt: En sammenligning af kapaciteten i den marginale og den maksimale situation vil vise en kapacitetsforøgelse på op til 30 % for trafikintensive lokaliteter i 4×4 MIMO, når PIM holdes under -160 dBc. En forbedring af PIM med én decibel forenkler en øget modulationorden og spektral effektivitet.
Materialevalg og belægningsystemer
Materialevalg er afgørende for lav-PIM-ydelse. Ferromagnetiske materialer – jern, nikkel og kobalt – skal helt undgås på signalkursen, da de er de primære bidragydere til PIM. Grundmaterialet i kassen med forbindelsesstik og omkapslinger kan fremstilles af højledende materialer som messing eller kobber, men der kræves også overfladebehandlingsystemer. En trefarvet overfladebehandling (kobber, nikkel og derefter enten sølv eller guld) med både ledende og miljøbeskyttende egenskaber anvendes i high-end-komponenter. Forholdet mellem overfladebehandlingens kvalitet og PIM er ekstremt: Tilstrækkelig guld-over-nikkel-overfladebehandling samt korrekt momentstyring reducerer PIM med 15 dB sammenlignet med traditionelle design. Overfladekvalitet: Problemet med overfladekvaliteten er mikroskopisk – hudtykkelsen i W-båndet er mindre end 0,2 μm, hvilket betyder, at gitterfejl direkte dominerer intermodulations-egenskaberne. Komponenter til rumfartsklassificering skal være fremstillet af aluminium med en renhed på ≥99,9997 % og en overfladeruhed (Ra) på ≤0,8 μm.
Avanceret tilslutnings- og grænsefladedesign
Stikforbindelsesgrænsefladerne er den mest almindelige kilde til PIM. Den primære fysiske proces, der fører til udviklingen af PIM, er ikke-lineær metallisk kontaktikke-linearitet forårsaget af ikke-ideel elektrisk kontakt. Moderne lav-PIM-stikovergange overvinder dette på flere områder. 4,3–10-stikovergange er blevet standarden i branchen som makrocelle- og højtydende DAS-stikforbindelse med symmetriske kontaktgrænseflader, der sikrer, at der ikke opstår mikrospalter langs hele omkredsen – hvilket ville give anledning til PIM. De sværeste af disse er kontaktløse elektromagnetiske båndafstandsdesign (EBG), hvor PIM opnås ved hjælp af ikke-kontaktgrænseflader, fordi ikke-lineariteten forårsaget af metallisk kontakt undertrykkes, og hvor en gennemsnitlig undertrykkelse på mere end 20 dB opnås (i forhold til konventionelle design). Dielektrisk fyldte bølgeledere har ingen kontaktflader og skal overvejes som en mulighed i situationer, hvor der stilles meget høje krav til PIM.
Systemniveauintegration og testning
Det er ikke lav PIM på komponentniveau, der sikrer systemets ydeevne. Den endelige PIM påvirkes af interaktionen mellem elementerne og omgivelserne. Korrekt drejningsmoment er meget kritisk, da det er meget følsomt: løse forbindelser fører til, at kontakter adskilles, mens overstramning medfører dielektriske revner og deformation af kontakterne. Et drejningsmoment på 8–10 tommer-pund (in-lbs) ved almindelige SMA-konnektorer reducerer PIM op til 15 dB i forhold til løse forbindelser. Der kræves test under reelle forhold – PIM kan ændre sig med ±6 dB, når monteringsmulighederne har varierende boltedrejningsmomenter inden for intervallet 0,3 Nm. Udfordringerne forværres af termiske faktorer: ruhed på overfladen af sølvpladerede forbindelser stiger fra Ra0,3 μm til Ra1,2 μm efter 2000 termiske cyklusser, hvilket øger PIM med 15 dB. Kravet om at være ajour i årenes løb kræver, at elementerne er fremtidssikrede. Komponenter mellem 617 MHz og 5925 MHz er ultra-bredbåndskomponenter, som gør det muligt at udvikle netværket uden at ændre infrastrukturen. Udetilpasset infrastruktur er miljøvenlig og har lav-PIM-afslutninger med IP67- og 4,3–10-afslutninger.
Trådløse netværk med høj kapacitet bygger på anvendelsen af lav-PIM-komponenter. Alt dette påvirker PIM-ydelsen, hvilket til sidst afgør netværkenes kapacitet, da renheden af materialerne og præcisionsbelægningen – lige fra avanceret stikdesign til streng testning – er afgørende. Reduktionen af PIM er endnu mere betydningsfuld med indførelsen af 5G og fremkomsten af 6G. Linkworld er en producent med over to årtiers erfaring inden for RF-komponenter samt betydelig erfaring inden for lav-PIM-design, som kan findes i pålidelige mikrobølgepassivkomponenter, der opfylder kravene til installationer med høj kapacitet. Kontakt os, og diskutér kravene til lav-PIM-komponenter.