如何為低PIM PCB天線選擇合適的電路板材料(二)

時間:2019-10-12 08:39:37 分享到:

圖3:不同階數的互調失真(IMD)。

PIM諧波重量的起伏不僅是f1和f2起伏的函數,并且仍是其階數的函數。PIM諧波重量的起伏跟著階數的添加而減小。因此,第五,第七和第九階PIM諧波功率水平一般較小而不會影響接納器功用。

到底多低的功率電平能夠認為是低PIM?這個值或許因體系而異。關于4G LTE體系中運用的DAS設備中包含的一些無源組件(如連接器和電纜),-145dBc一般被認為足夠低。但是一般來說,-140dBc或更高數值被認為是較差的PIM功用,而-150dBc被認為是較好的,-160dBc則是優秀的。

在專門規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或許超出暗室測驗環境噪聲水平。 當運用兩個+43dBm單音信號進行丈量時,大多數PIM測驗暗室的實踐噪聲級別為-165dBc。

當同一副天線通過共同的饋線一起完成發射和接納功用時,低PIM特別重要。由于發射機和接納機都一起位于同一體系中,多個發射信號的非線性產品總會導致不想要的互調諧波,其起伏往往足以惡化接納機的功用。通過了解不同資料特性的PIM發生特性,能夠減小PIM對PCB天線帶來的影響。

雖然大多數狀況下PIM是由電路結點(如焊點或連接器)中不均勻的資料發生,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,也或許會發生較低或較高的PIM電平。電路板資料中的某些參數就能夠用來作為規劃低PIM PCB天線的參閱。

例如,相比PCB層壓板的陶瓷或PTFE介質,層壓板的銅箔外表粗糙度對影響PIM起首要作用。一起,關于相同介質資料的電路(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的聯系,通過測驗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電路,以丈量對應的每種層壓板的PIM功用。結果表明,跟著銅箔外表粗糙度的添加,對PIM影響越來越大(如圖4)。

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圖4:電路資料的銅箔外表粗糙度與PIM功用的聯系。

PCB資料制作成天線和其它無源器材,通過外表電鍍后,也會對PIM功用發生影響。鐵磁性資料(如鎳),會嚴重影響PIM的功用?;a工藝一般會比裸銅電路具有更好的PIM功用,而運用化學鎳金(ENIG)的電路由于含有鎳會發生較差的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,或許會導致較差的PIM功用。

同樣地,電路的蝕刻質量關于改進PIM功用也是十分重要的。假如銅箔導體沒有被充分腐蝕掉導致電路邊際發生粗糙和毛刺,這種狀況也或許會使PIM功用下降。

只需細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,就算運用了低PIM的資料,某些類型的電路或許因本身結構較易受PIM影響,而無法改進其PIM功用。例如,羅杰斯公司(Rogers Corp.)以32.7mil厚的RO4534電路板資料進行了相關的實驗。這種天線層壓板的特性是:Dk為3.4,公役為±0.08,在10 GHz時的低損耗因子(低損耗)為0.0027。

運用這種相同的電路板資料加工的三個不同電路分別為: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,然后發生更高的PIM諧波。而當運用兩個+43dBm的單音信號對微帶傳輸線進行測驗評價時,RO4534資料呈現出-157dBc的低PIM功用。

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圖5:在相同的低PIM資料上加工的三種不同的電路,所呈現出的不同的PIM功用。

如實驗所示,常用于天線饋電的簡略傳輸線,幾乎能夠到達接近資料的額外PIM水平。雖然如此,PIM功用也與電路構結嚴密相關,不同電路也導致最終的PIM功用不同。

 

 

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