图3:不同阶数的互调失真(IMD)。
PIM谐波重量的起伏不仅是f1和f2起伏的函数,并且仍是其阶数的函数。PIM谐波重量的起伏跟着阶数的添加而减小。因此,第五,第七和第九阶PIM谐波功率水平一般较小而不会影响接纳器功用。
到底多低的功率电平能够认为是低PIM?这个值或许因体系而异。关于4G LTE体系中运用的DAS设备中包含的一些无源组件(如连接器和电缆),-145dBc一般被认为足够低。但是一般来说,-140dBc或更高数值被认为是较差的PIM功用,而-150dBc被认为是较好的,-160dBc则是优秀的。
在专门规划的微波暗室中丈量天线和其他无源器材的PIM电平,低至-170 dBc或许超出暗室测验环境噪声水平。 当运用两个+43dBm单音信号进行丈量时,大多数PIM测验暗室的实践噪声级别为-165dBc。
当同一副天线通过共同的馈线一起完成发射和接纳功用时,低PIM特别重要。由于发射机和接纳机都一起位于同一体系中,多个发射信号的非线性产品总会导致不想要的互调谐波,其起伏往往足以恶化接纳机的功用。通过了解不同资料特性的PIM发生特性,能够减小PIM对PCB天线带来的影响。
虽然大多数状况下PIM是由电路结点(如焊点或连接器)中不均匀的资料发生,但电路板资料的特性,如粗糙的铜箔外表和不同类型的电镀外表处理,也或许会发生较低或较高的PIM电平。电路板资料中的某些参数就能够用来作为规划低PIM PCB天线的参阅。
例如,相比PCB层压板的陶瓷或PTFE介质,层压板的铜箔外表粗糙度对影响PIM起首要作用。一起,关于相同介质资料的电路(例如,含有玻璃布或陶瓷填料的PTFE),粗糙的铜箔外表对PIM的影响就要比滑润的铜箔外表更大。
为了更好地了解铜箔外表粗糙度与PIM的联系,通过测验具有不同铜箔外表粗糙度的电路层压板,分析其对PIM功用的影响。
具体方法如下:先丈量每种铜箔的外表粗糙度,然后压合成层压板,接着在层压板上制作微带传输线测验电路,以丈量对应的每种层压板的PIM功用。结果表明,跟着铜箔外表粗糙度的添加,对PIM影响越来越大(如图4)。
图4:电路资料的铜箔外表粗糙度与PIM功用的联系。
PCB资料制作成天线和其它无源器材,通过外表电镀后,也会对PIM功用发生影响。铁磁性资料(如镍),会严重影响PIM的功用。化锡工艺一般会比裸铜电路具有更好的PIM功用,而运用化学镍金(ENIG)的电路由于含有镍会发生较差的PIM功用。
电路外表清洁度有利于下降微带天线和其它微带无源器材的PIM功用。有阻焊的电路一般比裸铜电路具有更好的PIM功用。清洁的电路,没有残留的湿法化学处理,是下降PIM功用的重要根底。电路中带有任何方法的离子污染物或残留物,或许会导致较差的PIM功用。
同样地,电路的蚀刻质量关于改进PIM功用也是十分重要的。假如铜箔导体没有被充分腐蚀掉导致电路边际发生粗糙和毛刺,这种状况也或许会使PIM功用下降。
只需细心地挑选电路板资料,就或许为无源器材或电路提高其PIM功用。不过,就算运用了低PIM的资料,某些类型的电路或许因本身结构较易受PIM影响,而无法改进其PIM功用。例如,罗杰斯公司(Rogers Corp.)以32.7mil厚的RO4534电路板资料进行了相关的实验。这种天线层压板的特性是:Dk为3.4,公役为±0.08,在10 GHz时的低损耗因子(低损耗)为0.0027。
运用这种相同的电路板资料加工的三个不同电路分别为:传输线、带通滤波器、低通滤波器(如图5)。即使这些电路是根据同一电路板资料加工出来的,但由于PIM受电流密度的影响,形成PIM的差异就非常明显。比起简略的传输线电路,滤波器具有较高的电流密度,然后发生更高的PIM谐波。而当运用两个+43dBm的单音信号对微带传输线进行测验评价时,RO4534资料呈现出-157dBc的低PIM功用。
图5:在相同的低PIM资料上加工的三种不同的电路,所呈现出的不同的PIM功用。
如实验所示,常用于天线馈电的简略传输线,几乎能够到达接近资料的额外PIM水平。虽然如此,PIM功用也与电路构结严密相关,不同电路也导致最终的PIM功用不同。