EN
Pojemność jest kluczowa w rozwijających się sieciach 5G i 6G. W przypadku modulacji wysokiego rzędu, masywnego MIMO oraz gęstego ponownego wykorzystania częstotliwości konieczne są bardzo czyste środowiska sygnałowe. Pasożytnicze intermodulacje pasywnych elementów (PIM) stanowią jednak jednego z najbardziej utajonych przeciwników pojemności działających w pasywnych komponentach. Zakłócenia sygnału spowodowane obecnością wielu nośników o dużej mocy, które oddziałują na nieliniowości łączników, kabli lub komponentów, podnoszą poziom szumów i pogarszają wydajność. Infrastruktura kluczowa dla sieci o wysokiej pojemności to komponenty o niskim poziomie PIM. Posiadamy ponad 20-letnie RF doświadczenie w dziedzinie inżynierii pasywnych elementów mikrofalowych z gwarantowaną niską emisją PIM. Niniejszy przewodnik omawia cztery kluczowe aspekty doboru komponentów o niskim poziomie PIM.
Zrozumienie zjawiska PIM oraz jego wpływu na pojemność sieci
To miejsce, w którym nieliniowe połączenia kończą dwa lub więcej nośników o dużej mocy i mieszają ich częstotliwości, tworząc produkty intermodulacji, które mogą wpadać w pasma odbioru. Gdy częstotliwości są blisko siebie, produkty rzędu trzeciego pojawiają się w tym samym paśmie co sygnał odbierany, jeśli między dwiema sprzężonymi częstotliwościami występuje nieliniowe połączenie. Choć moc na poziomie -153 dBc stanowi zaledwie 5×10⁻¹⁶ mocy nośnika, odbierane sygnały są bardzo słabe; ten pozornie nieistotny poziom zakłóceń powoduje, że poziom szumów staje się zbyt wysoki, aby umożliwić dobre działanie systemu. Efekt pojemnościowy: porównanie pojemności w przypadku marginalnym i maksymalnym wykaże wzrost pojemności o nawet 30% dla lokalizacji o dużym ruchu w konfiguracji 4×4 MIMO przy poziomie PIM poniżej -160 dBc. Poprawa PIM o jeden decybel ułatwia zwiększenie rzędów modulacji oraz efektywności widmowej.
Wybór materiałów i układy pokryć
Wybór materiału jest kluczowy dla osiągnięcia niskiej wydajności w zakresie zjawiska PIM. Materiały ferromagnetyczne — żelazo, nikiel i kobalt — należy całkowicie wyeliminować z trasy sygnału, ponieważ są one głównymi źródłami zjawiska PIM. Podstawowy materiał obudowy, łącznie z łącznikami i korpusami, może być wykonany z materiału o wysokiej przewodności elektrycznej, takiego jak mosiądz lub miedź, jednak konieczne jest również zastosowanie powłok ochronnych. W komponentach wysokiej klasy stosuje się trójwarstwową powłokę przewodzącą i chroniącą przed czynnikami środowiskowymi (miedź, nikiel, a następnie srebro lub złoto). Związek między jakością powłoki a poziomem PIM jest bardzo silny: wystarczająca grubość powłoki złota na niklu oraz odpowiednie zarządzanie momentem dokręcania powodują obniżenie poziomu PIM o 15 dB w porównaniu do tradycyjnych rozwiązań. Jakość powierzchni: Problem jakości powierzchni ma charakter mikroskopowy — głębokość warstwy wzbudzonej w paśmie W jest mniejsza niż 0,2 μm, co oznacza, że defekty sieci krystalicznej bezpośrednio dominują nad właściwościami intermodulacyjnymi. Komponenty przeznaczone do zastosowań kosmicznych muszą być wykonane z aluminium o czystości ≥99,9997% oraz mieć chropowatość powierzchni Ra ≤0,8 μm.
Zaawansowane projektowanie łączników i interfejsów
Interfejsy łączników są najczęstszym źródłem zakłóceń PIM. Głównym procesem fizycznym prowadzącym do powstawania PIM jest nieliniowość kontaktów metalowych spowodowana nieidealnymi połączeniami elektrycznymi. Nowoczesne łączniki o niskim poziomie PIM eliminują ten problem w kilku aspektach. Łączniki typu 4.3–10 stały się standardem branżowym jako łączniki przeznaczone dla makrokomórek i wysokoprądowych systemów rozproszonej anteny (DAS), charakteryzujące się symetrycznymi interfejsami kontaktowymi, które zapewniają brak mikropęknięć na całym obwodzie – a tym samym zapobiegają powstawaniu PIM. Najtrudniejszymi w realizacji są konstrukcje bezkontaktowe wykorzystujące pasma elektromagnetyczne z zakazaną strefą (EBG), w których poziom PIM osiągany jest dzięki zastosowaniu interfejsów bez kontaktu – dzięki czemu nieliniowość wynikająca z kontaktu metalowego jest znacznie ograniczona; uzyskuje się przy tym średnie tłumienie przekraczające 20 dB (w porównaniu do konwencjonalnych rozwiązań). Falowody wypełnione dielektrykiem nie posiadają powierzchni kontaktowych i powinny być rozważane jako opcja w sytuacjach, w których wymagany jest bardzo wysoki poziom ograniczenia PIM.
Integracja i testowanie na poziomie systemu
To nie niski poziom PIM na poziomie elementu zapewnia wydajność systemu. Ostateczny poziom PIM zależy od oddziaływania między elementami a środowiskiem. Poprawny moment dokręcenia jest bardzo istotny, ponieważ zbyt słabe dokręcenie powoduje utratę kontaktów, natomiast nadmierny moment prowadzi do pęknięć dielektrycznych oraz odkształcenia styków. W przypadku typowych złączy SMA zastosowanie momentu dokręcenia wynoszącego 8–10 in-lbs zmniejsza poziom PIM nawet o 15 dB w porównaniu z luźnymi połączeniami. Wymagane są testy w warunkach rzeczywistych – poziom PIM może się zmieniać o ±6 dB przy zmianach tolerancji montażu, gdy wartości momentu dokręcenia śruby mieszczą się w zakresie 0,3 Nm. Wyzwania te pogarszają czynniki termiczne: chropowatość powierzchni połączeń srebrzonych wzrasta w ciągu 2000 cykli termicznych z Ra0,3 μm do Ra1,2 μm, co powoduje wzrost poziomu PIM o 15 dB. Wymóg aktualizacji przez wiele lat wymaga, aby elementy były przyszłościowo odporne. Elementy pracujące w zakresie częstotliwości od 617 MHz do 5925 MHz to komponenty ultra-szerokopasmowe, które umożliwiają rozbudowę sieci bez konieczności zmiany infrastruktury. Infrastruktura zewnętrzna jest odporna na czynniki środowiskowe i wyposażona w końcówki o niskim poziomie PIM z ochroną IP67 oraz złączami typu 4,3–10.
Sieci bezprzewodowe o dużej przepustowości opierają się na wykorzystaniu elementów o niskim poziomie interferencji wielotonowej (PIM). Wszystko to wpływa na wydajność PIM, która ostatecznie określa przepustowość sieci – od czystości materiałów i precyzyjnego pokrywania metalami, przez zaawansowane konstrukcje złączy, aż po rygorystyczne testy. Obniżenie poziomu PIM staje się jeszcze bardziej istotne z przyjściem technologii 5G oraz pojawieniem się 6G. Linkworld to producent z ponad dwudziestoletnim doświadczeniem w zakresie elementów RF oraz znacznym doświadczeniem w projektowaniu elementów o niskim poziomie PIM, które można znaleźć w pasywnych elementach mikrofalowych zapewniających niezawodność wdrożeń o dużej przepustowości. Skontaktuj się z nami i omów wymagania dotyczące elementów o niskim poziomie PIM.