EN
Kapasiteetti on kuningas nousevissa 5G- ja 6G-verkoissa. Korkean kertaluvun modulaatiossa, massiivisessa MIMO:ssa ja tiukassa taajuuden uudelleenkäytössä tarvitaan erinomaisen puhtaita signaalikeskusteluja. Passiivinen intermodulaatio (PIM) on kuitenkin yksi kapasiteetin vaarallisimmista vastustajista, joka vaikuttaa passiivisiin komponentteihin. Useiden korkeatehoisten kantoaaltojen aiheuttama signaalihäference, kun ne kohtaavat liittimien, kaapelien tai komponenttien epälineaarisuudet, nostaa kohinatasoa ja heikentää suorituskykyä. Korkeakapasiteettisten verkkojen kannalta tärkeä infrastruktuuri koostuu alhaisen PIM:n omaavista komponenteista. Meillä on yli 20 vuoden RF kokemus mikroaaltotekniikan passiivisten komponenttien suunnittelussa, jossa taataan alhainen PIM-suorituskyky. Tämä opas käsittelee neljää keskitäntäistä ulottuvuutta, jotka ovat ratkaisevia alhaisen PIM:n omaavien komponenttien valinnassa.
PIM:n ymmärtäminen ja sen vaikutus verkkokapasiteettiin
Tässä ei-lineaariset liitokset lopettavat kaksi tai useampaa korkeatehoista kantataajuutta ja sekoittavat niiden taajuudet tuottaakseen intermodulaatiotuotteita, jotka voivat sijaita vastaanottotaajuusalueella. Kun taajuudet ovat toistensa lähellä, kolmannen asteen tuotteet havaitaan samalla taajuusalueella kuin vastaanotettu signaali, kun kahden kytketyn taajuuden välillä on ei-lineaarinen liitos. Vaikka teho -153 dBc:ssä on vain 5×10⁻¹⁶ kantataajuuden tehosta, vastaanotetut signaalit ovat hyvin heikkoja, joten tämä näennäisesti merkityksetön häiriötaso nostaa kohinatasoa niin korkealle, että laitteen suorituskyky kärsii huomattavasti. Kapasiteettivaikutus: kapasiteetin vertailu marginaalisessa ja maksimaalisessa tapauksessa osoittaa enintään 30 %:n kapasiteettikasvun korkean liikenteen sivuilla 4×4 MIMO-järjestelmässä, kun PIM pysyy alle -160 dBc:n. Yhden desibelin PIM:n pienentäminen mahdollistaa modulaatioasteikkojen ja spektritehokkuuden kasvattamisen.
Materiaalien valinta ja pinnoitussysteemit
Materiaalien valinta on ratkaisevan tärkeää alhaisen PIM-suorituskyvyn saavuttamiseksi. Ferromagneettiset materiaalit – rauta, nikkeli ja koboltti – on poistettava kokonaan signaalipolusta, sillä ne ovat keskeisiä tekijöitä PIM:n syntymisessä. Perusmateriaali kotelossa, liittimissä ja koteloissa voi olla korkean sähkönjohtavuuden omaavaa, kuten messinkiä tai kuparia, mutta tarvitaan myös pinnoitusratkaisuja. Korkealaatuisissa komponenteissa käytetään sähköjohtavaa ja ympäristönsuojaa tarjoavaa kolmikerroksista pinnoitusta (kupari, nikkeli ja sen jälkeen joko hopea tai kulta). Pinnoituksen laadun ja PIM:n välillä on erinomainen yhteys: riittävä nikkeliä peittävä kultapinnoite sekä vääntömomentin hallinta vähentävät PIM:iä 15 dB verrattuna perinteisiin ratkaisuihin. Pinnan laatu: Pinnan laadun ongelma on mikroskooppinen – W-kaistalla ihon syvyys on pienempi kuin 0,2 μm, mikä tarkoittaa, että hilavirheet vaikuttavat suoraan intermodulaatio-ominaisuuksiin. Avaruusluokan komponenteissa alumiinin puhtaus on oltava vähintään 99,9997 % ja pinnan karheus Ra ≤ 0,8 μm.
Edistynyt liitin- ja käyttöliittymäsuunnittelu
Liittimien rajapinnat ovat yleisin PIM:n (epälineaarisen häiriösignaalin) aiheuttaja. Tärkein fysikaalinen ilmiö, joka johtaa PIM:n syntymiseen, on epälineaarinen metalliyhteys, joka johtuu epäideaalisesta sähköisestä kontaktista. Nykyaikaiset alhaisen PIM:n liittimet ratkaisevat tämän useilla eri tavoin. 4,3–10 -liittimet ovat tulleeksi teollisuuden standardiksi makrosolujen ja suuritehoisten jakelujärjestelmien (DAS) liittiminä, koska niiden symmetriset kontaktirajapinnat varmistavat, ettei kehän ympäri muodostu mikrokohtia, jotka voivaisivat aiheuttaa PIM:iä. Näistä vaikeimpia ovat kontaktittomat elektromagneettiset kieltoalueet (EBG), joissa PIM saavutetaan käyttämällä kontaktittomia rajapintoja, sillä metallisen yhteyden aiheuttama epälineaarisuus on poistettu ja saavutetaan yli 20 dB:n keskimääräinen vaimennus (verrattuna perinteisiin ratkaisuihin). Dielektrisesti täytetyillä aaltoputkilla ei ole kontaktipintoja, ja niitä on harkittava vaihtoehtona tilanteissa, joissa vaaditaan erinomaisia PIM-tasoja.
Järjestelmätason integrointi ja testaus
Ei komponenttitasolla alhaista PIM-arvoa taata systemin suorituskykyä. Lopullinen PIM-arvo vaikutetaan elementtien ja ympäristön välisestä vuorovaikutuksesta. Oikea kiristysmomentti on erittäin kriittinen, koska liian löysät yhteydet johtavat kontaktien irtoamiseen, kun taas liiallinen kiristäminen aiheuttaa eristeen halkeamia ja kontaktien muodonmuutoksia. Normaalien SMA-liittimien tapauksessa 8–10 tuumapoundin (in-lbs) kiristysmomentti vähentää PIM-arvoa jopa 15 dB verrattuna löysästi kiinnitettyihin liitoksiin. Todellisia käyttöolosuhteita simuloidun testauksen suorittaminen olisi vaadittava – PIM-arvo voi vaihdella ±6 dB:n verran, kun kokoonpanotoleranssit vaihtelevat ruuvien kiristysmomentin arvoissa 0,3 Nm:n alueella. Lämpötekijät pahentavat haasteita: hopeapinnoitettujen liitosten pinnankarheus kasvaa Ra 0,3 μm:stä Ra 1,2 μm:iin 2000 lämpökyklyssä, mikä nostaa PIM-arvoa 15 dB:llä. Vaatimus pysyä ajan tasalla vuosien aikana edellyttää, että komponentit ovat tulevaisuuden varalta suunniteltuja. 617 MHz:n ja 5925 MHz:n välillä toimivat komponentit ovat erittäin laajakaistaisia komponentteja, jotka mahdollistavat verkon kehittämisen ilman infrastruktuurin muuttamista. Ulkoisen infrastruktuurin komponentit ovat ympäristöön sopeutettuja ja niissä on alhainen PIM -päätyt, joissa on IP67- ja 4,3–10-liitännät.
Langattomat verkot, joilla on suuri kapasiteetti, perustuvat vähän PIM:iä (parasitinen intermodulaatio) tuottavien komponenttien käyttöön. Kaikki tämä vaikuttaa PIM:n suorituskykyyn, mikä lopulta määrittää verkon kapasiteetin – siitä riippuen, kuinka puhtaita materiaalit ovat, kuinka tarkka metallipinnoitus on ja kuinka edistynyttä liittimen suunnittelu sekä kuinka tiukka testaus on. PIM:n väheneminen on vielä merkittävämpää 5G:n saapumisen ja 6G:n nousun myötä. Linkworld on valmistaja, jolla on yli kaksikymmentä vuoden kokemus RF-komponenteista sekä huomattavaa kokemusta vähän PIM:iä tuottavien ratkaisujen suunnittelussa; tällaisia ratkaisuja löydät mm. luotettavista mikroaaltopassivikomponenteista, jotka täyttävät vaativat suurikapasiteettiset käyttötapaukset. Ota meihin yhteyttä ja keskustele vähän PIM:iä tuottavien komponenttien vaatimuksista.