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PIM测试设置和考虑事项

助工
2019-07-05 22:03:51     打赏

这里将介绍一般性的PIM测试设置,并概述可对PIM产生影响的各种因素。图4所提出的方块图是一般的PIM设置,可应用于本文的待测装置(DUT)。左上方有两台讯号产生器,其后是两台相同的功率放大器,可提供极高增益(通常为50dB),在功率放大器之后的是两台隔离器,它们基本上是用来保护功率放大器,以避免受到可能产生的高功率反射所影响。然后,3dB的混合设备将输入讯号分配到两条相同的路径上。

图4、通用PIM测试设置接收器通道滤波器的方块图
这里采用低PIM的50欧姆(Ω)端接来终止一个输出,并在第二个输出处混合讯号产生器所发出的两种频率(f1+f2)。使用低PIM的定向耦合器(通常为30dB的耦合)来测量待测装置输入中的功率,并且据此校准功率计来读取正确的值。
一般比较偏爱以这种设置来精确地修正正确的输入功率,其误差仅等于耦合器的插入损耗(约为0.2dB)。因此,将两台低PIM双工器和待测装置串联起来。双工器在发射(Tx)和接收(Rx)埠之间也有着高度的隔离性。所产生的任何第三个IMD讯号将转至Rx埠,并以频谱分析仪进行测量。
PIM测试可以进行两种测量。在逆向PIM(Reverse PIM)中,应将滤波器上的输出埠端接到高功率、低PIM的50欧姆负载。另一方面,如图4所示,前向PIM(Forward PIM)采用第二台双工器,其Tx通道端接到高功率、低PIM的50欧姆负载。第三个IMD讯号将直接转至Rx通道,再以频谱分析仪进行测量。
根据所处理的阶段,在操作低PIM滤波器时有许多因素要考虑。首先,在设计和工程的阶段中,一定要减少粗糙度;金属之间的接触要尽可能地做到平滑,以避免电弧放电。为了确保可实现后一种特性,需要良好的镀银技术来降低表面电阻。此外,建议在讯号路径上采用尖锐的边缘和避免尖刺,如去角技术(Chamfering)将有助于实现此一目的。间隙不应太小,否则会产生电弧(一般不小于1毫米)。当然,由于铁磁材料是一种PIM的重要来源,因此严格要求进行镀银。
第二,在装配阶段,元件在机械加工完成后要清理掉任何毛刺以避免划伤(即使部分划伤)元件的表面。焊接操作应尽可能地平顺、均匀(例如以均质的方式),不得使元件承受压力(弯曲)。理想的方法是使用凸缘型(Flange Type)连接器
最后,对于测试过程,首先应确保设置本身不会产生PIM,且输入功率值应该是正确的。连接器应该要清理干净,将其扭矩调节至约23∼24牛顿米(N.m.)。连接位置应当对中,调谐螺钉和盖子应经过镀银处理,并用防松螺帽(Lock Nut)上紧。
插入损耗/抑制之间的权衡
对于高功率滤波器模组和无线站点解决方案来说,空腔滤波器(Cavity Filter)是业界普遍接受的方式。对只有有限空间可以设计滤波器的空腔谐振器而言,其品质因数也有限,因此要满足所需的插入损耗,也是一种挑战。与接收器通道滤波器相比,插入损耗的要求对于发射器通道滤波器来说更加重要,这是因为插入损耗越高,越需要更大的功率放大器、更大的直流电源,还要使用无线电的散热器。
抑制要求较高的情况也非常普遍。为了抑制住功率放大器处的多余带外功率,此一要求就显得很重要,否则将提高接收器通道的杂讯位准。利用交叉耦合,以及提高滤波器的阶数和谐振器的数量,就可以满足更高的抑制要求。
解决这问题看似简单,然而滤波器的设计人员必须在满足各种不同要求之间做出取舍。降低制造成本的要求也会带来约束,例如各种不同的机械限制、尺寸,以及制造上的偏好。这会在设计过程中产生许多折衷妥协,要根据客户的优先顺序来做出选择。
图5和图6中的例子是用来说明为TX频带在390MHz至395MHz下的双工器设计TX滤波器。具体的要求包括从380MHz到385MHz的RX频带下达到-85dB的抑制,以及使TX滤波器的插入损耗保持在1.7dB以下。此外还有机械上的限制,例如外部尺寸和连接器的位置等。

图5、以六极和-85dB抑制、2dB插入损耗所进行的滤波器设计

图6、以五极和-75dB抑制、1.5dB插入损耗所进行的滤波器设计
为了改善插入损耗,使用品质因数高于2,000的谐振器设计并不可行,这是因为存在着机械尺寸上的限制,例如整体结构的高度,以及制造上的考虑和公差等。
由于机械上的限制及埠的位置已经预先确定,所以难以利用更多交叉耦合来达成更多的抑制实施拓扑结构。因此,可使用更多的谐振器来满足对抑制的要求,并有较高的插入损耗,或者可以在RX频带下满足插入损耗的要求,同时减轻抑制。
在这些范例中,对于滤波器的设计,应在两种选项之间做出选择,那就是有较佳的插入损耗及较少的抑制,还是较佳的抑制与较差的插入损耗。这种选择只能根据客户的优先顺序来进行。关于这一点,可以同时向客户提供两种设计,并说明其中的优缺点,让他们做出选择,这样便可以在出现一定冲突的情况下满足其中更重要的要求。



高工
2019-07-05 22:18:39     打赏
2楼

不错不错


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