EN
Capacitatea este regină în rețelele emergente 5G și 6G. În modulația de ordin înalt, MIMO masiv și reutilizarea densă a frecvenței, sunt necesare medii de semnal foarte curate. Intermodulația pasivă (PIM) este, totuși, unul dintre cei mai insidioși adversari ai capacității care acționează în componentele pasive. Interferența semnalului, cauzată de prezența mai multor purtătoare de putere ridicată care interacționează cu neliniaritățile conectorilor, cablurilor sau componentelor, ridică nivelul de zgomot și degradează performanța. Infrastructura esențială pentru rețelele de înaltă capacitate constă în componente cu PIM scăzut. Avem peste 20 de ani de Rf experiență în domeniul componentelor pasive pentru microunde, cu performanță garantată de tip PIM scăzut. Acest ghid descrie 4 dimensiuni critice ale selecției componentelor cu PIM scăzut.
Înțelegerea PIM și a impactului său asupra capacității rețelei
Acesta este locul în care joncțiunile neliniare termină două sau mai multe purtătoare de putere ridicată și le amestecă frecvențele pentru a genera produse de intermodulație care pot cădea în benzile de recepție. Când frecvențele sunt apropiate una de cealaltă, produsele de ordinul trei apar pe aceeași bandă ca și semnalul de recepție, atunci când există o joncțiune neliniară între cele două frecvențe cuplate. Deși puterea la -153 dBc reprezintă doar 5×10⁻¹⁶ din cea a purtătorului, semnalele recepționate sunt foarte slabe; acest nivel de interferență, aparent nesemnificativ, determină creșterea prea mare a pragului de zgomot, astfel încât performanța devine insuficientă. Efectul capacității: o comparație între capacitatea în cazul marginal și cea în cazul maxim va evidenția un câștig de capacitate de până la 30 % pentru site-urile cu trafic intens în configurația 4x4 MIMO, cu PIM menținut sub -160 dBc. Un câștig de 1 dB în PIM simplifică creșterea ordinului de modulație și a eficienței spectrale.
Selectarea materialelor și sistemele de placare
Selectarea materialelor este esențială pentru performanța scăzută a PIM. Materialele feromagnetice – fierul, nichelul și cobaltul – trebuie eliminate în totalitate din traseul semnalului, deoarece sunt principalii factori care contribuie la apariția PIM. Materialul de bază al carcaselor cu conectori și al carcaselor propriu-zise poate fi realizat din materiale cu conductivitate ridicată, cum ar fi alama sau cuprul, dar sunt necesare și sisteme de placare. Placarea tri-metalică (cupru, nichel și apoi fie argint, fie aur), care asigură atât conductivitatea, cât și protecția împotriva factorilor de mediu, este aplicată în componentele de înaltă performanță. Relația dintre calitatea placării și PIM este extremă: astfel, o placare suficientă cu aur peste nichel, împreună cu o gestionare adecvată a momentului de strângere (torque), determină o reducere a PIM cu 15 dB comparativ cu proiectările tradiționale. Calitatea suprafeței: Problema calității suprafeței este microscopică – adâncimea de pătrundere (skin depth) în banda W este mai mică de 0,2 μm, ceea ce înseamnă că defectele rețelei cristaline domină direct proprietățile de intermodulare. Componentele destinate utilizării în spațiu trebuie să fie fabricate din aluminiu cu o puritate de ≥99,9997% și cu o rugozitate de suprafață Ra ≤0,8 μm.
Proiectare avansată a conectorilor și interfețelor
Interfețele conectoarelor sunt sursa cea mai frecventă de PIM. Procesul fizic principal care duce la apariția PIM este neliniaritatea contactului metalic neideal, cauzată de contactul electric neperfect. Conectoarele moderne cu PIM scăzut depășesc această problemă sub mai multe aspecte. Conectoarele 4.3-10 au devenit standard în industrie ca conectoare pentru celule macro și sisteme DAS de înaltă putere, datorită interfețelor lor de contact simetrice, care asigură absența oricăror micro-goluri pe întreaga circumferință, evitând astfel generarea PIM. Cele mai dificil de realizat sunt proiectele fără contact bazate pe bretele electromagnetice (EBG), în care PIM este obținut prin utilizarea unor interfețe fără contact, deoarece neliniaritatea provocată de contactul metalic este suprimată, iar se obține o supresie medie de peste 20 dB (comparativ cu proiectele convenționale). Ghidurile de undă umplute dielectric nu au suprafețe de contact și trebuie luate în considerare ca opțiune în situațiile în care se cer standarde foarte ridicate privind PIM.
Integrare și testare la nivel de sistem
Nu este un nivel scăzut de PIM la nivelul componentelor care asigură performanța sistemului. Ultimul PIM este afectat de interacțiunea dintre elemente și mediu. Aplicarea corectă a momentului de strângere este esențială, deoarece o strângere insuficientă duce la pierderea contactelor, iar o strângere excesivă provoacă fisuri în dielectric și deformarea contactelor. În cazul conectorilor obișnuiți de tip SMA, un moment de strângere de 8–10 in-lbs reduce PIM-ul cu până la 15 dB comparativ cu conexiunile slabe. Este necesară testarea în condiții reale – PIM-ul poate varia cu ±6 dB atunci când toleranțele de asamblare implică valori diferite ale momentelor de strângere ale șuruburilor în intervalul de 0,3 Nm. Provocările sunt agravate și de factorii termici: rugozitatea suprafeței joncțiunilor plăcuie cu argint crește de la Ra0,3 μm la Ra1,2 μm după 2000 de cicluri termice, ceea ce determină o creștere a PIM-ului cu 15 dB. Cerința de a rămâne actualizat pe parcursul anilor impune ca elementele să fie concepute pentru viitor. Componentele cuprinse între 617 MHz și 5925 MHz sunt componente ultra-lărgibandă, care permit evoluția rețelei fără modificarea infrastructurii. Infrastructura exterioară este adaptată mediului și dispune de terminații cu PIM scăzut, având grad de protecție IP67 și terminații de tip 4.3-10.
Rețelele fără fir cu capacitate ridicată se bazează pe utilizarea componentelor cu PIM scăzut. Toate acestea influențează performanța PIM, care determină, în cele din urmă, capacitatea rețelelor, de la puritatea materialelor și placarea precisă până la proiectarea avansată a conectorilor și testarea riguroasă. Scăderea PIM este chiar mai semnificativă cu apariția tehnologiei 5G și cu dezvoltarea tehnologiei 6G. Linkworld este un producător cu peste două decenii de experiență în domeniul componentelor RF, precum și cu o experiență considerabilă în proiectarea componentelor cu PIM scăzut, care poate fi observată în componentele pasive de microunde, fiabile în implementările cu capacitate ridicată. Contactați-ne și discutați cerințele privind componentele cu PIM scăzut.