三阶交调及注意事项在现代通信系统中当多个-硬件和射频工程师.PDF

Edited by Foxit PDF Editor Copyright (c) by Foxit Software Company, 2004 For Evaluation Only. 三阶交调及注意事项： 在现代通信系统中，当多个频率的载波信号通过一些无源器件 时，会产生互调失真。无源器件如天线、连接器、电缆、滤波器等， 由于其机械连接的不可靠，使用具有磁滞特性的材料，接触面污染等 原因，不同频率的信号在不同材料连接处非线性混频，产生不同幅度 的互调失真，而这些互调失真信号又表现为通信频带中的干扰信号， 使系统的信噪比下降，严重影响通信系统的容量和质量。无源互调通 常在多频通信环境中产生，如蜂窝式移动通信基站、卫星通信系统、 船载通信系统、军用通信工作站和共用天线安装场所中，特别是在七 十年代末以后出现的通信系统中，要求大功率发射系统和高灵敏度接 收系统同时存在同一有限空间内，这种情况下无源互调已成为接收系 统中不可忽视的寄生干扰，无源互调干扰已成为通信系统中频率规划 和性能的主要考虑方面及主要性能指标之一，互调信号一旦落入接收 频段，就会影响接收系统正常工作，严重时可以导致整个接收系统失 效，使通信系统处于瘫痪状态。随着大功率多通道通信系统的不断涌 现，无源器件的互调越来越收到系统集成单位的重视，已趋成为馈线 系统必备的指标之一。 各大设备制造商、运营商都普遍采用提高发射功率电平、降低接 收机的噪声临界值，即提高接收机的灵敏度或压缩频带度来实现已有 系统的最大通信能力。同时对射频同轴连接器和电缆组件明确提出三 阶互调(PIM)指标的要求。 针对 PIM 产生的因素以及客户对大功率射频同轴连接器及其组 件 PIM 的要求，应该采用的具体工艺措施： 首先在连接器的选型方面，应该选用国际上普遍使用的低 PIM 连 接器类型：7/16 型、N 型。由于它们能传输更大的功率以及具有较高 的接触压力和非常好的传输性能，故广泛应用于各类无线通信系统尤 其是大功率发射系统 （如基站、天线、馈线系统等）。7/16 （L29） DIN （德国工业标准）型发源于欧洲，并且在数字蜂窝系统由于它的 低 PIM 和大功率且性能稳定、操作方便。7/16 型界面非常耐用，并 提供了大的接触面积和接触压力，从而具有较低的接触电阻、低 PIM。 其次，连接器零件中铁磁材料成分的存在是导致 PIM 增大的重要 因素。通过大量的试验表明，零件表面镀镍或采用镍打底将明显导致 PIM 增加 40-50dB，不锈钢壳体将使 PIM 产生电平增加 10-20dB。因 此，对连接器的材料选择都是采用无磁的铅黄铜及其铜合金（锡青铜、 铍青铜）。 第三，在产品的设计方面，除按连接器设计的三项基本原则设计 力求获得优异的电压驻波比外，尽量对产生 PIM 影响的因素采取措 施。连接器的接触件是影响 PIM 电平的一个非常重要的因素，我们对 连接器接触设计的基本要求是：在射频电流流经的接触面上，必须提 供高的接触压力，确保动态弯曲和振动过程中保持接触面良好接触。 在连接器产品结构设计方面，我们的设计原则是：接点越少越好， 即零件越少越好，最好是一件。通常内导体采用锡焊连接，外导体也 多采用焊接，绝缘体与内外导体则采用过盈压配，使之紧固，不产生 轴向或径向移动。这样使连接器结构紧凑，有利于抑制接触非线性的 产生。 第四，在电镀方面，要求电镀液纯净、不收污染，电镀工艺按标 准规定工艺规范进行操作，使镀层致密均匀，避免大功率强电流缩时 操作。镀层要求采用铜打底 （厚度 0.25µm~1.27µm），杜绝采用镍打 底。内导体镀银厚度至少在5~10µm 以上，外导体镀银或镀三元合金。 其典型工艺为 ：铜打底 0.5~1µm ，镀银 5~12µm ；或采用铜打底 0.5~1µm，镀银 1~3µm，再镀 CuSnZn 合金 （白青铜）5~8µm。镀三元 合金的产品其接触电阻、剩余磁性、PIM 及附着力与银相当，而耐磨 性和耐环境性却优于银镀层。两者各有优缺点，可根据客户需求来选 定。 五，连接器装配电缆的工艺质量也是影响 PIM 电平的重要因素。 试验表明，装配质量的好坏可能使 PIM 有 30~40dBm 的差别。因此， 必须严格按装接规