EN
Kapasitet er kongen i de nye 5G- og 6G-nettverkene. Ved modulasjon med høy ordensgrad, massiv MIMO og tett frekvensgjenbruk er svært rene signalmiljøer nødvendige. Passiv intermodulasjon (PIM) er imidlertid en av de mest insidiøse motstanderne av kapasitet i passive komponenter. Signalforsvinning forårsaket av flere høyeffektsbærere som treffer ikke-lineariteter i koblingsdeler, kabler eller komponenter hever støygrensen og svekker ytelsen. Infrastrukturen som er viktig for nettverk med høy kapasitet består av komponenter med lav PIM-verdi. Vi har mer enn 20 års RF erfaring innen konstruksjon av mikrobølgepassive komponenter med garantert lav PIM-ytelse. Denne veiledningen beskriver fire kritiske dimensjoner ved valg av komponenter med lav PIM-verdi.
Forståelse av PIM og dens virkning på nettverkskapasitet
Dette er der ikke-lineære koblinger avslutter to eller flere høyeffektsbærere og blander deres frekvenser for å produsere intermodulasjonsprodukter som kan falle innenfor mottaksbåndene. Når frekvensene ligger nær hverandre, observeres tredjeordens produkter på samme bånd som mottakssignalet når det finnes en ikke-lineær kobling mellom de to koblete frekvensene. Selv om effekten ved -153 dBc bare utgör 5×10⁻¹⁶ av bærfrekvensen, er de mottatte signalene svært svake; dette tilsynelatende ubetydelige nivået av interferens gjør støynivået for stort til å tillate god ytelse. Kapasitetseffekt: En sammenligning av kapasiteten i marginal- og maksimaltilfellet viser en kapasitetsøkning på opptil 30 % for trafikktunge nettsteder i 4×4 MIMO med PIM under -160 dBc. En forbedring av PIM med én desibel forenkler økningen av modulasjonsordener og spektraleffektivitet.
Materialvalg og overflatebehandlingsystemer
Materialvalg er avgjørende for lav-PIM-ytelse. Ferromagnetiske materialer – jern, nikkel og kobalt – må elimineres fullstendig fra signalkretsen, da de er de viktigste bidragsyterne til PIM. Grunnmaterialet i kabinettet med koblingsdeler og omkapslinger kan produseres av materialer med høy ledningsevne, som messing eller kobber, men overflatebehandlingsystemer er også nødvendige. En leder- og miljøbeskyttende tri-metall-overflatebehandling (kobber, nikkel og deretter enten sølv eller gull) brukes i komponenter av høy kvalitet. Sammenhengen mellom overflatebehandlingskvalitet og PIM er ekstrem: tilstrekkelig gull-over-nikkel-overflatebehandling kombinert med riktig momentkontroll reduserer PIM med 15 dB sammenlignet med tradisjonelle design. Overflatekvalitet: Problemet med overflatekvalitet er mikroskopisk – hudtykkelsen i W-båndet er mindre enn 0,2 μm, noe som betyr at gitterfeil direkte dominerer intermodulasjonsegenskapene. Komponenter for romfart må ha aluminium med renhet på ≥99,9997 % og overflateruhet Ra ≤0,8 μm.
Avansert konnektor- og grensesnittutforming
Koblede grensesnitt er den vanligste kilden til PIM. Den viktigste fysiske prosessen som fører til utviklingen av PIM er ikke-lineær metallisk kontaktikke-linearitet forårsaket av ikke-ideell elektrisk kontakt. Moderne lav-PIM-koblede grensesnitt overvinner dette på flere måter. 4,3–10-koblede grensesnitt har blitt standard i bransjen som makrocelle- og høyeffektkoblede grensesnitt for distribuerte antennesystemer (DAS), med symmetriske kontaktgrensesnitt som sikrer at det ikke oppstår mikrospalter rundt hele omkretsen – noe som ville føre til PIM. De mest utfordrende av disse er kontaktløse elektromagnetiske båndgap (EBG)-designer, der PIM oppnås ved hjelp av ikke-kontaktende grensesnitt, siden ikke-lineariteten forårsaket av metallisk kontakt undertrykkes, og en gjennomsnittlig undertrykkelse på mer enn 20 dB oppnås (i forhold til konvensjonelle design). Dielektrisk fylte bølgeledere har ingen kontaktoverflater og må vurderes som et alternativ i situasjoner der svært høye krav stilles til PIM.
Systemnivå-integrasjon og testing
Det er ikke lav PIM på komponentnivå som sikrer systemytelsen. Den endelige PIM påvirkes av interaksjonen mellom elementene og miljøet. Riktig dreiemoment er svært kritisk, siden det er svært følsomt: løsning fører til at kontakter løsner, mens overstramming fører til dielektriske sprekker og deformasjon av kontakter. Et dreiemoment på 8–10 tommer-pund (in-lbs) for vanlige SMA-kontaktsett reduserer PIM opp til 15 dB sammenlignet med løse forbindelser. Testing under reelle forhold vil være nødvendig – PIM kan variere med ±6 dB når monteringsavvikene har ulike verdier for skruedreiemoment innenfor et område på 0,3 Nm. Utfordringene forverres av termiske faktorer: overflategrovheten til sølvplaterede ledd øker fra Ra0,3 μm til Ra1,2 μm etter 2000 termiske sykler, noe som øker PIM med 15 dB. Kravet om å holde seg oppdatert i årenes løp innebär att elementene må være fremtidssikret. Komponenter mellom 617 MHz og 5925 MHz er ultra-bredbåndskomponenter som gjør det mulig å utvide nettverket uten å endre infrastrukturen. Utendørsinfrastruktur er miljøbeskyttet og har lav-PIM-anslutninger med IP67- og 4,3–10-anslutninger.
Trådløse nettverk med høy kapasitet bygger på bruk av komponenter med lav PIM. Alt dette påvirker PIM-ytelsen, som til slutt bestemmer kapasiteten til nettverkene, siden renheten i materialene og presis metallbelægning, opp til avansert konnektordesign og streng testing, er avgjørende. Reduksjonen i PIM er enda mer betydningsfull med ankomsten av 5G og fremveksten av 6G. Linkworld er en produsent med over to tiår med erfaring innen RF-komponenter samt betydelig erfaring innen lav-PIM-design, som finnes i pålitelige mikrobølgepassivkomponenter for høykapasitetsinstallasjoner. Ta kontakt med oss og diskuter kravene til lav-PIM-komponenter.