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La capacidad es fundamental en las emergentes redes 5G y 6G. En la modulación de alto orden, la tecnología MIMO masiva y el reutilización densa de frecuencias, se requieren entornos de señal extremadamente limpios. Sin embargo, la intermodulación pasiva (PIM) es uno de los oponentes más insidiosos de la capacidad que actúa en los componentes pasivos. La interferencia de señal provocada por la presencia de múltiples portadoras de alta potencia que inciden sobre las no linealidades de conectores, cables o componentes eleva el nivel de ruido y degrada el rendimiento. La infraestructura clave para redes de alta capacidad son los componentes de baja PIM. Contamos con más de 20 años de experiencia RF experiencia en el campo de los componentes pasivos de ingeniería de microondas con rendimiento garantizado de baja PIM. Esta guía describe las 4 dimensiones críticas de la selección de componentes de baja PIM.
Comprensión de la PIM y su impacto en la capacidad de la red
Aquí es donde las uniones no lineales terminan dos o más portadoras de alta potencia y mezclan sus frecuencias para producir productos de intermodulación que pueden caer dentro de las bandas de recepción. Cuando las frecuencias están próximas entre sí, los productos de tercer orden se observan en la misma banda que la señal de recepción cuando existe una unión no lineal entre las dos frecuencias acopladas. Aunque la potencia a -153 dBc representa únicamente el 5×10⁻¹⁶ de la portadora, las señales recibidas son muy débiles; este nivel aparentemente insignificante de interferencia hace que el nivel de ruido de fondo sea demasiado alto como para permitir un buen rendimiento. Efecto de capacidad: una comparación de la capacidad en el caso marginal y en el caso máximo mostrará un factor de hasta un 30 % de ganancia de capacidad en sitios de tráfico intenso con MIMO 4×4 siempre que los productos de intermodulación por desajuste (PIM) se mantengan por debajo de -160 dBc. Una mejora de un decibelio en el PIM simplifica el aumento de los órdenes de modulación y de la eficiencia espectral.
Selección de materiales y sistemas de chapado
La selección de materiales es fundamental para lograr un rendimiento bajo en PIM. Los materiales ferromagnéticos —hierro, níquel y cobalto— deben eliminarse por completo de la trayectoria de la señal, ya que son los principales responsables del PIM. El material base del alojamiento, así como de los conectores y carcasas, puede fabricarse con materiales de alta conductividad, como el latón o el cobre, pero también se requieren sistemas de recubrimiento. En componentes de gama alta se aplica un recubrimiento tri-metalizado conductor y protector frente al medio ambiente (cobre, níquel y, a continuación, plata o bien oro). La relación entre la calidad del recubrimiento y el PIM es extremadamente crítica: así, un recubrimiento adecuado de oro sobre níquel, combinado con una gestión precisa del par de apriete, reduce el PIM hasta 15 dB en comparación con diseños tradicionales. Calidad superficial: El problema de la calidad superficial es microscópico; la profundidad de penetración en la banda W es inferior a 0,2 μm, lo que significa que los defectos de la red cristalina dominan directamente las propiedades de intermodulación. Los componentes destinados al sector espacial deben fabricarse con aluminio de una pureza ≥99,9997 % y una rugosidad superficial Ra ≤0,8 μm.
Diseño avanzado de conector e interfaz
Las interfaces de los conectores son la fuente más común de interferencia por productos de intermodulación (PIM). El principal proceso físico que conduce al desarrollo de PIM es la no linealidad de los contactos metálicos, provocada por contactos eléctricos no ideales. Los conectores modernos de bajo PIM superan este problema desde varios aspectos. Los conectores 4,3-10 se han convertido en el estándar de la industria como conectores para macrocélulas y sistemas distribuidos de antenas (DAS) de alta potencia, gracias a sus interfaces de contacto simétricas, que garantizan la ausencia de microgaps en toda la circunferencia, lo cual evitaría la generación de PIM. Los diseños más exigentes entre estos son los basados en brechas electromagnéticas sin contacto (EBG), en los que se logra un bajo nivel de PIM mediante interfaces no conductoras, ya que se suprime la no linealidad causada por los contactos metálicos, alcanzándose una supresión media superior a 20 dB (en comparación con diseños convencionales). Las guías de onda rellenas dieléctricamente no presentan superficies de contacto y deben considerarse como una opción en situaciones donde se requieren estándares muy elevados de PIM.
Integración y pruebas a nivel de sistema
No es un bajo PIM a nivel de componente lo que garantiza el rendimiento del sistema. El último PIM se ve afectado por la interacción entre los elementos y el entorno. Un par de apriete adecuado es altamente crítico, ya que su desapriete provoca la pérdida de contacto, mientras que un apriete excesivo genera grietas en el dieléctrico y deformación del contacto. Un par de apriete de 8–10 pulgadas-libra (in-lbs) en el caso de conectores SMA normales reduce el PIM hasta 15 dB en comparación con conexiones flojas. Sería necesario realizar pruebas en condiciones reales: el PIM puede variar ±6 dB cuando las tolerancias de montaje presentan valores distintos del par de apriete de los tornillos dentro de un rango de 0,3 Nm. Estos desafíos se agravan por factores térmicos: la rugosidad superficial de las uniones chapadas en plata aumenta de Ra 0,3 μm a Ra 1,2 μm tras 2000 ciclos térmicos, lo que incrementa el PIM en 15 dB. El requisito de mantenerse actualizado a lo largo de los años exige que los componentes sean resistentes al futuro. Los componentes comprendidos entre 617 MHz y 5925 MHz son componentes de banda ultraancha que permiten la evolución de la red sin necesidad de modificar la infraestructura. La infraestructura exterior está diseñada para soportar condiciones ambientales y dispone de terminaciones de bajo PIM con clasificación IP67 y conectores tipo 4,3-10.
Las redes inalámbricas de alta capacidad se basan en la utilización de componentes de baja PIM. Todo ello influye en el rendimiento de la PIM, que finalmente determina la capacidad de las redes, ya que depende de la pureza de los materiales, el acabado galvánico de precisión, diseños avanzados de conectores y ensayos rigurosos. La reducción de la PIM adquiere aún mayor relevancia con la llegada del 5G y la aparición del 6G. Linkworld es un fabricante con más de dos décadas de experiencia en componentes RF, así como una amplia experiencia en diseño de baja PIM, reflejada en componentes pasivos de microondas fiables para despliegues de alta capacidad. Póngase en contacto con nosotros y analice sus requisitos de componentes de baja PIM.