圖3:不同階數(shù)的互調(diào)失真(IMD)。
PIM諧波重量的起伏不僅是f1和f2起伏的函數(shù),并且仍是其階數(shù)的函數(shù)。PIM諧波重量的起伏跟著階數(shù)的添加而減小。因此,第五,第七和第九階PIM諧波功率水平一般較小而不會(huì)影響接納器功用。
到底多低的功率電平能夠認(rèn)為是低PIM?這個(gè)值或許因體系而異。關(guān)于4G LTE體系中運(yùn)用的DAS設(shè)備中包含的一些無源組件(如連接器和電纜),-145dBc一般被認(rèn)為足夠低。但是一般來說,-140dBc或更高數(shù)值被認(rèn)為是較差的PIM功用,而-150dBc被認(rèn)為是較好的,-160dBc則是優(yōu)秀的。
在專門規(guī)劃的微波暗室中丈量天線和其他無源器材的PIM電平,低至-170 dBc或許超出暗室測驗(yàn)環(huán)境噪聲水平。 當(dāng)運(yùn)用兩個(gè)+43dBm單音信號進(jìn)行丈量時(shí),大多數(shù)PIM測驗(yàn)暗室的實(shí)踐噪聲級別為-165dBc。
當(dāng)同一副天線通過共同的饋線一起完成發(fā)射和接納功用時(shí),低PIM特別重要。由于發(fā)射機(jī)和接納機(jī)都一起位于同一體系中,多個(gè)發(fā)射信號的非線性產(chǎn)品總會(huì)導(dǎo)致不想要的互調(diào)諧波,其起伏往往足以惡化接納機(jī)的功用。通過了解不同資料特性的PIM發(fā)生特性,能夠減小PIM對PCB天線帶來的影響。
雖然大多數(shù)狀況下PIM是由電路結(jié)點(diǎn)(如焊點(diǎn)或連接器)中不均勻的資料發(fā)生,但電路板資料的特性,如粗糙的銅箔外表和不同類型的電鍍外表處理,也或許會(huì)發(fā)生較低或較高的PIM電平。電路板資料中的某些參數(shù)就能夠用來作為規(guī)劃低PIM PCB天線的參閱。
例如,相比PCB層壓板的陶瓷或PTFE介質(zhì),層壓板的銅箔外表粗糙度對影響PIM起首要作用。一起,關(guān)于相同介質(zhì)資料的電路(例如,含有玻璃布或陶瓷填料的PTFE),粗糙的銅箔外表對PIM的影響就要比滑潤的銅箔外表更大。
為了更好地了解銅箔外表粗糙度與PIM的聯(lián)系,通過測驗(yàn)具有不同銅箔外表粗糙度的電路層壓板,分析其對PIM功用的影響。
具體方法如下:先丈量每種銅箔的外表粗糙度,然后壓合成層壓板,接著在層壓板上制作微帶傳輸線測驗(yàn)電路,以丈量對應(yīng)的每種層壓板的PIM功用。結(jié)果表明,跟著銅箔外表粗糙度的添加,對PIM影響越來越大(如圖4)。
圖4:電路資料的銅箔外表粗糙度與PIM功用的聯(lián)系。
PCB資料制作成天線和其它無源器材,通過外表電鍍后,也會(huì)對PIM功用發(fā)生影響。鐵磁性資料(如鎳),會(huì)嚴(yán)重影響PIM的功用?;a工藝一般會(huì)比裸銅電路具有更好的PIM功用,而運(yùn)用化學(xué)鎳金(ENIG)的電路由于含有鎳會(huì)發(fā)生較差的PIM功用。
電路外表清潔度有利于下降微帶天線和其它微帶無源器材的PIM功用。有阻焊的電路一般比裸銅電路具有更好的PIM功用。清潔的電路,沒有殘留的濕法化學(xué)處理,是下降PIM功用的重要根底。電路中帶有任何方法的離子污染物或殘留物,或許會(huì)導(dǎo)致較差的PIM功用。
同樣地,電路的蝕刻質(zhì)量關(guān)于改進(jìn)PIM功用也是十分重要的。假如銅箔導(dǎo)體沒有被充分腐蝕掉導(dǎo)致電路邊際發(fā)生粗糙和毛刺,這種狀況也或許會(huì)使PIM功用下降。
只需細(xì)心地挑選電路板資料,就或許為無源器材或電路提高其PIM功用。不過,就算運(yùn)用了低PIM的資料,某些類型的電路或許因本身結(jié)構(gòu)較易受PIM影響,而無法改進(jìn)其PIM功用。例如,羅杰斯公司(Rogers Corp.)以32.7mil厚的RO4534電路板資料進(jìn)行了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)。這種天線層壓板的特性是:Dk為3.4,公役為±0.08,在10 GHz時(shí)的低損耗因子(低損耗)為0.0027。
運(yùn)用這種相同的電路板資料加工的三個(gè)不同電路分別為:傳輸線、帶通濾波器、低通濾波器(如圖5)。即使這些電路是根據(jù)同一電路板資料加工出來的,但由于PIM受電流密度的影響,形成PIM的差異就非常明顯。比起簡略的傳輸線電路,濾波器具有較高的電流密度,然后發(fā)生更高的PIM諧波。而當(dāng)運(yùn)用兩個(gè)+43dBm的單音信號對微帶傳輸線進(jìn)行測驗(yàn)評價(jià)時(shí),RO4534資料呈現(xiàn)出-157dBc的低PIM功用。
圖5:在相同的低PIM資料上加工的三種不同的電路,所呈現(xiàn)出的不同的PIM功用。
如實(shí)驗(yàn)所示,常用于天線饋電的簡略傳輸線,幾乎能夠到達(dá)接近資料的額外PIM水平。雖然如此,PIM功用也與電路構(gòu)結(jié)嚴(yán)密相關(guān),不同電路也導(dǎo)致最終的PIM功用不同。