EN
Kapacitet är kungen i de framväxande 5G- och 6G-nätverken. Vid högordningsmodulering, massiv MIMO och tät frekvensåteranvändning krävs mycket rena signalmiljöer. Passiv intermodulation (PIM) är dock en av de mest insidiosaste motståndarna till kapacitet i passiva komponenter. Signalstörningar orsakade av flera högeffektsbärare som träffar icke-linjäriteter i kontakter, kablar eller komponenter höjer brusnivån och försämrar prestandan. Infrastrukturen som är viktig för nätverk med hög kapacitet består av komponenter med låg PIM. Vi har mer än 20 års RF erfarenhet inom konstruktion av mikrovågsbaserade passiva komponenter med garanterad låg-PIM-prestanda. Den här guiden beskriver fyra avgörande aspekter vid valet av komponenter med låg PIM.
Förståelse av PIM och dess påverkan på nätverkskapacitet
Detta är där icke-linjära kopplingar avslutar två eller flera högeffektsbärare och blandar deras frekvenser för att generera intermodulationsprodukter som kan hamna inom mottagningsbanden. När frekvenserna ligger nära varandra observeras tredjeordningens produkter på samma band som mottagningsignalen om det finns en icke-linjär koppling mellan de två kopplade frekvenserna. Även om effekten vid -153 dBc endast utgör 5×10⁻¹⁶ av bärfrekvensen är de mottagna signalerna mycket svaga; denna tydligen obetydliga störnivå gör att brusgolvet blir för högt för att tillåta god prestanda. Kapacitetseffekt: En jämförelse av kapaciteten i marginalfallet och i maxfallet visar en kapacitetsökning med upp till 30 % för högtrafikplatser i 4×4 MIMO med PIM under -160 dBc. En förbättring av PIM med en decibel förenklar ökningen av moduleringsordningarna och den spektrala effektiviteten.
Materialval och beläggningssystem
Materialval är avgörande för låg-PIM-prestanda. Ferromagnetiska material – järn, nickel och kobolt – måste elimineras helt från signalvägen, eftersom de är de viktigaste bidragsgivarna till PIM. Grundmaterialet i höljet, inklusive kontakter och skal, kan framställas av material med hög ledningsförmåga, t.ex. mässing eller koppar, men beläggningsystem krävs också. Ledande och miljöskyddande tri-metallbeläggning (koppar, nickel och sedan antingen silver eller guld) används i komponenter av högsta kvalitet. Sambandet mellan beläggningskvalitet och PIM är extremt starkt: tillräcklig guld-över-nickel-beläggning kombinerad med korrekt momenthantering minskar PIM med 15 dB jämfört med traditionella konstruktioner. Ytkvalitet: Problemet med ytkvalitet är mikroskopiskt – huduppdjupet i W-bandet är mindre än 0,2 μm, vilket innebär att gitterdefekter direkt styr intermodulationsegenskaperna. Komponenter för rymdanvändning måste ha aluminium med renhet ≥99,9997 % och ytråhet Ra ≤0,8 μm.
Avancerad kopplings- och gränssnittsdesign
Anslutningsgränssnitten är den vanligaste källan till PIM. Den viktigaste fysiska processen som leder till utvecklingen av PIM är icke-linjär metallkontakt-icke-linjäritet orsakad av icke-idealisk elektrisk kontakt. Moderna låg-PIM-anslutningar övervinner detta på flera sätt. 4,3–10-anslutningar har blivit standard inom branschen som makrocell- och hög-effekts-DAS-anslutning av intresse, med symmetriska kontaktytor som säkerställer att det inte finns några mikroglipor runt omkretsen, vilka skulle kunna ge upphov till PIM. De svåraste av dessa är kontaktlösa elektromagnetiska bandgap (EBG)-designer, där PIM uppnås genom att använda icke-kontaktytor eftersom icke-linjäriteten orsakad av metallkontakt undertrycks, och en genomsnittlig dämpning på mer än 20 dB uppnås (jämfört med konventionella design). Dielektriskt fyllda vågledare har inga kontaktytor och måste övervägas som ett alternativ i situationer där mycket höga krav ställs på PIM.
Systemnivåintegration och testning
Det är inte låg PIM på komponentnivå som säkerställer systemprestandan. Den slutliga PIM-påverkan beror på interaktionen mellan komponenterna och miljön. Rätt moment är mycket kritiskt, eftersom för svagt moment leder till att kontakter lossnar, medan för starkt moment orsakar dielektriska sprickor och deformation av kontakter. Ett moment på 8–10 tum-pund vid normala SMA-anslutningar minskar PIM upp till 15 dB jämfört med lösa anslutningar. Tester under verkliga förhållanden krävs – PIM kan variera med ±6 dB när monterings toleranser har olika värden på skruvmoment inom intervallet 0,3 Nm. Utmaningarna försämras ytterligare av termiska faktorer: ytråheten hos silverbelagda fogar ökar från Ra0,3 μm till Ra1,2 μm efter 2000 termiska cykler, vilket ökar PIM med 15 dB. Kravet på att hålla sig aktuell under åren innebär att komponenterna måste vara framtidsorienterade. Komponenter mellan 617 MHz och 5925 MHz är ultrabredbandkomponenter som möjliggör nätverksutveckling utan att infrastrukturen behöver ändras. Utomhusinfrastruktur är miljöanpassad och har låg-PIM-anslutningar med IP67- och 4,3–10-anslutningar.
Trådlösa nätverk med hög kapacitet bygger på användningen av komponenter med låg PIM. Allt detta påverkar PIM-prestandan, vilket i slutändan bestämmer nätverkens kapacitet, eftersom renheten hos material och precision i beläggning, tillsammans med avancerad kontaktdesign och rigorös testning, är avgörande. Minskningen av PIM är ännu mer betydelsefull med införandet av 5G och framväxten av 6G. Linkworld är en tillverkare med över två decenniers erfarenhet av RF-komponenter samt omfattande erfarenhet av design av komponenter med låg PIM, vilket återfinns i pålitliga mikrovågsbaserade passiva komponenter för högkapacitetsdistribution. Kontakta oss och diskutera era krav på komponenter med låg PIM.