EN
Capaciteit is koning in de opkomende 5G- en 6G-netwerken. Bij modulatie met een hoge orde, massieve MIMO en dichte frequentiehergebruik zijn zeer schone signaalomgevingen noodzakelijk. Passieve intermodulatie (PIM) is echter een van de meest sluwe tegenstanders van capaciteit die optreedt in passieve componenten. Signaalinterferentie als gevolg van het aanwezig zijn van meerdere hoogvermogensdragers die de niet-lineariteiten van connectoren, kabels of componenten raken, verhoogt de ruisvloer en verslechtert de prestaties. De infrastructuur die essentieel is voor netwerken met hoge capaciteit bestaat uit componenten met lage PIM. Wij hebben meer dan 20 jaar RF ervaring op het gebied van engineering van microgolfpassieve componenten met gegarandeerde lage-PIM-prestaties. Deze gids beschrijft vier cruciale dimensies bij de keuze van componenten met lage PIM.
Begrip van PIM en haar impact op netwerkcapaciteit
Dit is waar niet-lineaire verbindingen twee of meer hoogvermogende draaggolven beëindigen en hun frequenties mengen om intermodulatieproducten te genereren die binnen de ontvangstbanden kunnen vallen. Wanneer de frequenties dicht bij elkaar liggen, worden de producten van de derde orde waargenomen op dezelfde band als het ontvangstsignaal wanneer er een niet-lineaire verbinding bestaat tussen de twee gekoppelde frequenties. Hoewel het vermogen op -153 dBc slechts 5×10⁻¹⁶ van het draaggolfvermogen bedraagt, zijn de ontvangen signalen zeer zwak; dit ogenschijnlijk onbeduidende interferentieniveau verhoogt de ruisvloer zodanig dat een goede prestatie onmogelijk wordt. Capaciteitseffect: een vergelijking van de capaciteit in de marginale en de maximale situatie laat een capaciteitswinst tot 30% zien voor drukbezochte locaties bij 4×4 MIMO met PIM onder de -160 dBc. Een verbetering van de PIM met één decibel vergemakkelijkt een verhoging van de modulatievolgorde en het spectraal rendement.
Materiaalkeuze en platingssystemen
Materiaalkeuze is cruciaal voor een lage PIM-prestatie. Ferromagnetische materialen – ijzer, nikkel en kobalt – moeten volledig worden geëlimineerd uit het signaalpad, aangezien zij de belangrijkste oorzaken van PIM zijn. Het basismateriaal van de behuizing, inclusief connectoren en omhulsels, kan worden vervaardigd uit een materiaal met hoge geleidbaarheid, zoals messing of koper, maar er is ook behoefte aan een plating-systeem. Voor hoogwaardige componenten wordt een drievoudig geleidend en milieubeschermd plating (koper, nikkel en vervolgens zilver of goud) toegepast. Het verband tussen de kwaliteit van de plating en PIM is extreem: voldoende goud-op-nikkel-plating in combinatie met een juiste momentbeheersing leidt tot een vermindering van PIM met 15 dB ten opzichte van traditionele ontwerpen. Oppervlakkwaliteit: Het probleem van de oppervlakkwaliteit is microscopisch – de huiddiepte in het W-band is kleiner dan 0,2 μm, wat betekent dat roosterdefecten direct bepalend zijn voor de intermodulatie-eigenschappen. Componenten voor ruimtevaarttoepassingen moeten zijn vervaardigd uit aluminium met een zuiverheid van ≥99,9997% en een oppervlakteruwheid Ra ≤0,8 μm.
Geavanceerd ontwerp van connectoren en interfaces
De connectorinterfaces zijn de meest voorkomende oorzaak van PIM. Het belangrijkste fysieke proces dat leidt tot het ontstaan van PIM, is niet-lineaire metalen contactniet-lineariteit als gevolg van niet-ideale elektrische contacten. Moderne lage-PIM-connectors overwinnen dit op verschillende manieren. De 4,3-10-connectors zijn de standaard geworden in de industrie als macrocel- en hoogvermogens-DAS-connector van belang, met symmetrische contactinterfaces die ervoor zorgen dat er geen microgaten rondom de omtrek ontstaan die PIM zouden veroorzaken. De meest uitdagende daarvan zijn contactloze elektromagnetische bandgap-(EBG-)ontwerpen, waarbij PIM wordt bereikt door gebruik te maken van niet-contacterende interfaces, aangezien de niet-lineariteit veroorzaakt door metalen contacten wordt onderdrukt; hierdoor wordt een gemiddelde onderdrukking van meer dan 20 dB bereikt (vergeleken met conventionele ontwerpen). Dielectrisch gevulde golfgeleiders hebben geen contactoppervlakken en moeten worden overwogen als optie in situaties waar zeer hoge eisen aan PIM worden gesteld.
Systeemniveau-integratie en -testen
Het is niet een lage PIM op componentniveau die de systeemprestatie waarborgt. De eind-PIM wordt beïnvloed door de interactie tussen de onderdelen en de omgeving. Een juiste aandraai moment is zeer kritisch, aangezien deze zeer gevoelig is: losraken leidt tot verlies van contacten, terwijl overaandraaien leidt tot diëlektrische scheuren en vervorming van de contacten. Bij normale SMA-connectoren leidt een aandraai moment van 8–10 inch-pounds tot een vermindering van de PIM met maximaal 15 dB ten opzichte van losse verbindingen. Er is testen onder realistische omstandigheden vereist — de PIM kan met ±6 dB variëren wanneer de assemblagetoleranties verschillende boutaandraaimomenten bevatten binnen het bereik van 0,3 Nm. Deze uitdagingen worden verergerd door thermische factoren: de oppervlakteruwheid van zilvergeplateerde verbindingen neemt toe van Ra0,3 μm naar Ra1,2 μm na 2000 thermische cycli, wat de PIM met 15 dB verhoogt. De behoefte aan actuele technologie gedurende de jaren vereist dat de onderdelen toekomstbestendig zijn. Componenten tussen 617 MHz en 5925 MHz zijn ultrabreedbandcomponenten die het netwerk in staat stellen zich te ontwikkelen zonder wijziging van de infrastructuur. Buiteninfrastructuur is omgevingsbestendig en heeft lage-PIM-aansluitingen met IP67- en 4,3-10-aansluitingen.
Draadloze netwerken met een hoge capaciteit zijn gebaseerd op het gebruik van componenten met een lage PIM. Dit alles beïnvloedt de PIM-prestaties, die uiteindelijk de capaciteit van de netwerken bepalen, aangezien zuiverheid van materialen en nauwkeurige plating tot geavanceerd connectorontwerp en strenge tests hierbij een rol spelen. De daling van PIM is nog significanter met de introductie van 5G en de opkomst van 6G. Linkworld is een fabrikant met meer dan twintig jaar ervaring in RF-componenten, evenals aanzienlijke ervaring in low-PIM-ontwerp, wat terug te vinden is in betrouwbare microgolfpassieve componenten voor implementaties met hoge capaciteit. Neem contact met ons op en bespreek de vereisten voor low-PIM-componenten.