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RF连接器中的互调失真

发布日期:2019-04-30

RF传输路径中始终存在互调失真或IMD。直到大约1990年代早期,蜂窝通信的功率载波水平相对较低。无源设备中的互调失真不一定是问题,因为失真水平明显低于广播系统的本底噪声。移动通信行业发展迅速,对更大信道容量的需求意味着基站的广播功率更高。典型的RF连接器(如N型连接器)满足了之前的要求,但随着接收器灵敏度的提高,RF连接器内的条件暴露出来。

什么是IMD

当两个或多个信号占据与全双工系统中相同的传输路径时,发生IMD。当信号混合时,非线性响应表现为基频的双重乘积,称为互调失真或IMD。这些不需要的信号通常出现在接收频带中并且可以阻塞信道。当实际上不是时,基站可以将载波解释为存在。IMD通常不是低功率水平的问题,因为系统中的滤波组件会使效果最小化。IMD信号主要出现在发送侧,通常在双工器和天线之间。由于没有对这些传输路径进行滤波,失真的信号进入接收端。通过改进的材料,技术和测试设备,现在可以实现降低效果的解决方案。


无源IMPIM)的基础是无源器件中的非线性行为,导致基频失真。失真是由时域中高功率电平的基频混合引起的,然后在频域中产生n阶乘积。这些产品也可称为谐波。

互调产物是基频的倍数。1 日至5 日次谐波是在除了或减法的载波信号。

1 在第一顺序

F1F2

2 ST顺序

f1 + f2f2-f1

3 日订单

2f1-f2,2f2-f1

4 ST顺序

2f2 + 2f1,2f2-2f1

5 ST秩序

3f1 + 2f2,3f2-2f1

奇数阶谐波出现在接收频段中,是PIM性能的根源,因此在本次讨论中我们将集中讨论它们。计算两个载波信号的谐波如下:

3IMP =

2f1-f2,2f2-f1

5IMP =

3f1-2f2,3f2-2f1

7个订单IMP =

4f1-3f2,4f2-3f1

计算出的3的示例RD顺序IMPPCS频带如下所示。当多载波发送路径也是接收路径时,信号可以混合以产生3 次谐波。(IM3)在这个例子中,它们出现在1870 MHz。基频如下:

F1 = 1930 MHz
F2 = 1990 Mhz
Eq1 2f1-f2
IMS = -1870 MHz

什么导致PIM

如前所述,通过无源器件的非线性行为和信号混合是主要原因。然而,有可控的措施来减少影响。当系统关闭或发生故障时,无线通信运营商需要花费数百万美元。当使用单工天线时,由于显而易见的原因,它们最容易受到PIM干扰。双工天线可以降低交叉极化的风险,其中天线之间的隔离提高了性能。控制无源设备的设计和构建过程可以解决PIM性能问题。PIM通过连接器的一些原因如下:

l 接触不良接头:导体路径上的裂缝或间隙; 即使在微观层面也可能导致PIM水平上升。这对于直角接触尤其重要。另一个问题是另一个问题,即不能提供360度声音连接的触点上的配合表面

l 接触压力差:引脚接触配合压力不足,接触配合面不规则。

l 导体路径中的不同金属:在表面电镀层和基材层之间产生氧化物 - 金属氧化物形成。

l 使用诸如镍的铁磁材料导致非线性电压与电流比。不锈钢,根据等级可能会产生滞后效应。在电磁环境中,磁存储器保留在EM场内,影响电压 - 电流比,这再次有助于非线性响应。

l 清洁度:受污染的表面,不充分的表面电镀或污染的电镀会导致非线性行为。

l 压接:在电缆跳线上,压接触点会产生多个接触点,导致电缆中心导体周围出现气隙。在执行动态测试时,这些间隙会导致PIM级别上升。

PIM的补救措施

l 接触表面需要清洁,光滑并镀有优质镀层,如白铜,银或类似的铜合金基涂层。电镀应足以使低电阻率信号传播。(皮肤效果)

l 连接器组件和导体路径应加工到严格的公差,以尽量减少表面粗糙度。

l 接触接头需要声音连接,没有气隙。在直角连接器中,优选单件扫掠接触件。

l 避免在导体路径中使用铁磁材料或不锈钢。

l 使用电缆,焊接连接器触点形成电缆中心导体的气密和可靠的延伸。

l 由铜和铜合金制成的机加工连接器可实现良好的电镀附着力,并最大限度地减少贱金属和电镀表面之间的电势。

l 避免使用不同的金属。在潮湿环境中受到高电流时,导体的腐蚀会加速。

本文介绍了PIM性能的一些原因和影响。用于最小化这些影响的当前方法提供了在蜂窝通信网络的基础设施之前不可用的可能性。采用合理的低成本制造方法,材料和受控工艺应该产生可接受的产品线,具有预期的低IMD性能。IEC技术委员会提供了本文档中描述的电缆和连接器的测试方案:IEC 62047.测试和可接受性要求的标准即将发布。

拥挤无线电波的信号激增迫在眉睫。对更高阶的PIM进行测试应该为更敏感的测试系统让路。已经讨论了多音测试的可能性,并且更能反映现实世界的条件。互调已经成为RF连接器性能的重要因素,并且是蜂窝网络载体的主要关注点。服务提供商需要以最佳水平运营,以确保用户在这个竞争激烈的市场中体验最佳的通信质量。

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