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低 PIM 的解决方案大汇总

无源互调失真(PIM),导致通信系统性能降低的现象几乎涉及所有分布式天线系统(DAS)和蜂窝装置。PIM 的严重程度以及缓解 PIM 所需采取的措施取决于系统设计、材料、环境、发射功率以及系统对 PIM 的敏感性。单频和窄带通信技术往往不太容易受 PIM 影响,因而 PIM 在此类系统中不会成为问题。然而,低于 6 GHz 频率的多频带系统的数量在不断增加,与此同时无线系统的密度也日益增大,这两种趋势都会增加单一系统的 PIM 敏感性,也可能对附近系统产生影响。因此今天我们将来探讨在通信系统中关于 PIM 问题的解决方案。

现代多频带系统,例如分布式天线系统(DAS)和小型基地台(微型基地台、纳米型基地台、特微型基地台和毫微微基地台),通常包含几个蜂窝载波频率、Wi-Fi,甚至公共安全/紧急信号。因此,这些系统或附近系统所产生的任何互调产物都可能导致系统性能下降。这种看似异常的吞吐量下降和随机信号丢失,都可能是 PIM 源特定混频的产物。

(一)低 PIM 电缆组件

由低 PIM 电缆和低 PIM 连接器组成的低 PIM 同轴电缆组件越来越多地被用作无线系统元器件之间的跳线和互连件。低PIM电缆组件的价值在于,其已通过低PIM 测试,且大多数经过认证。如正确安装在专为低 PIM 性能而设计的系统中,这类互连件不会显著增加 PIM,并能够减轻使用较高 PIM 额定值的电缆所造成的失真。

低 PIM 电缆组件

低PIM电缆组件的结构通常包括三个主要部分,即两个端口连接器和同轴电缆本身。每个端口连接器——通常是DIN 7/16、4.3-10、N型和4.1/9.5,用于通信系统应用——须具备低PIM额定值,并包含连接到同轴电缆的配件,以便更好的实现低PIM安装。由于任何附加连接可能导致系统PIM水平增加,因此在选择连接器时应避免两端对接入额外适配器的需求。这通常会需要公对公或公对母连接器,或者每端连接器的类型和公母属性不同。配置不同连接器类型的电缆组件通常称为跨系列电缆组件,而配置相同连接器类型的电缆组件称为同系列电缆组件。此外,直角适配器通常用于空间受限和安装困难的场景。然而,与借助于接入额外的直角适配器相比,在电缆组件中使用低 PIM 直角连接器可以获得更好的PIM性能。

低PIM同轴电缆还应达到建筑规范要求。UL910级阻燃同轴电缆可满足大多数建筑规范要求。低PIM同轴电缆通常由实心内导体和外导体制成,因为实心导体在低PIM应用中的性能往往优于编织导体。由于实心导体的柔性较低,因此通常采用波纹状外导体来实现一定的柔性和安装便利性。此外,与编织导体相比,实心外导体可提供更好的屏蔽,这在高密度接入服务和连接,以及靠近发射机的安装环境中非常必要。

最后,完整电缆的组装需要以确保低PIM操作的方式进行,且必须进行测试,以确保所有元器件或组装过程中的任何制造缺陷不会产生故障单元。当评估整个系统的PIM性能,尤其是在故障排除期间,将PIM性能标注在电缆上可以使安装更加容易。

低 PIM 电缆组件种类众多,它们通常采用新型低 PIM 连接器和同轴电缆设计。然而即便如此,发射信号链中的任何内部或外部连接都可能成为潜在的 PIM 发生器,电缆组件绝非唯一需要关注的部件!因此,在通信系统发射端中通常会广泛使用到的其他组件,也存在低 PIM 版本可供选择。这些具有低PIM 性能的发射端组件包括功分器、定向耦合器、负载、衰减器、适配器,乃至分布式天线系统(DAS)。

(二)低 PIM 功分器

功率分配器件,例如功分器,其作用在于在系统的两个或多个端口之间均匀或不均匀地分配功率。功分器通常应用在分布式天线系统(DAS)和小型基地台系统,以将发射信号分配给多个远程无线电头端或天线。由于这些元器件涉及多个复杂的内部连接,并且位于发射信号链中,通常作用于多个天线,因此这些元器件的低PIM 等级非常重要。否则,这些元器件中产生的任何 PIM 都可能会干扰几个扇区或配电线路。

低 PIM 15 dB 7/16 DIN 不等分功率分器,针对移动网络优化,350 MHz ~5.85 GHz,额定功率300 W

(三)低 PIM 定向耦合器

与功分器不同,定向耦合器经过精密设计,仅将少量功率从主传输通道吸引至耦合端口。通常,定向耦合器用于检测、监控、反馈和低功率分接。由于定向耦合器通常用于发射信号链中,这自然会引入至少两个附加连接,因此使用低 PIM 定向耦合器有助于减少系统中潜在 PIM 发生器的数量。

7/16 DIN定向耦合器,低 PIM,20 dB,698 MHz~2.7 GHz,额定功率200 W

(四)低 PIM 负载和衰减器

衰减器和负载分别用于串联或作为终端器,以降低敏感元器件前的射频信号强度,或防止无终端端口产生的信号丢失或反射。衰减器在信号链中引入两个附加连接;如果衰减器与天线串联,则低 PIM 版本有助于降低 PIM。

如果负载不与天线串联,则其可以用来分流大量的射频能量;如果任何阻抗不平衡导致反射,则其可以作为 PIM 发生器。这在双向通信系统中尤其不可取,因为在双向通信系统中,任何失真的反射都可能馈送到接收机。因此,在选择系统设计时,低 PIM 负载也是降低 PIM 的可选元器件。

20 W射频负载 ,DC~2.7 GHz , N 公头,黑色阳极氧化铝

(五)低 PIM 适配器

虽然避免同轴连接 PIM 的最佳方法是减少所需的连接器数量,但如果不同同轴连接器之间需要适配器,则适当使用低PIM适配器可以降低失真能量。此外,还提供低 PIM 直角适配器,该适配器可以实际减少高密度和空间受限应用中所需的连接器数量。

低 PIM 直角连接器在安装或排除波纹同轴电缆故障时特别有用,因为此类电缆通常用于低 PIM 应用,并且很难在空间受限的情形下弯曲走线。

低 PIM 转接头,N型母头转2.2-5 公头

(六)低 PIM 天线

​ 由于天线内的金属连接也可以产生 PIM,因此低 PIM 天线是减轻天线相关失真的可行选项。这些天线采用多频带配置,通常工作频率为约700 MHz至约3 GHz,以适应蜂窝、Wi-Fi和紧急服务使用的频段。这类天线通常专为分布式天线系统(DAS)装置而设计,其中需要黑色金属结构、金属建筑材料和相对高的发射功率来适应复杂几何形状的内部建筑和地下结构。

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