マイクロ波技術 - 高周波PCB回路設計受動相互変調

高周波PCB circuit design engineersalso attach great importance to the parameter of intermodulation distortion (IMD). In passive circuits (such as antennas, cables and connectors), 相互変調歪みも存在します, それで, passive intermodulation (PIM). 全く単純に, PIMは干渉を引き起こす, 受動回路の非線形性に起因するPIMの発生. 通常、送信された信号は、基本波とその高調波成分から構成される. つ以上の隣接信号が同時に送信されるとき, 回路の非線形性は、異なる信号高調波を混合して付加的な偽信号を生成させる. これらのスプリアス信号は、受信機100によって要求される信号の受信を阻止または妨害することができる.

高周波回路設計望ましくないPIM生成物は、伝送される多数の信号の振幅および周波数、回路伝送線路の構造、およびアプリケーションにおける電流密度および電力レベルを含むいくつかの要因によって引き起こされ得る。複数の信号がある場合は、通常、それらの基本周波数f 1、f 2によって記述される。PIM信号の周波数は、基本周波数信号の異なる高調波によって生成される。

受信チャネルの周波数が送信チャネルの周波数に非常に近づき、高PIM製品の影響を受ける可能性が非常に高いことが明らかになる。PIMによって生成される信号の振幅は、元の信号のパワーレベルに大きく依存する。同時に、この例は、2つの信号およびそれらの第2および第3の高調波のみを示すことに留意されたいより基本的な信号とより高い信号振幅があれば、より多くの高調波が混合過程に関与し、結果としてPIM生成物はより複雑になる。

PIMに及ぼす金属の影響

PIMの生産は、通常、無線基地局および他の通信システム（同軸コネクタインターフェースのような）の金属－金属接点の品質に起因する。システムインタフェースなどのシステムでは、回路界面の接触不良や金属表面や汚染の他の形態の汚れや酸化に起因する金属から金属の不整合に起因して非線形性をもたらす。これらの不十分に接触した、または金属に汚染された金属表面が電圧を印加され、高い電流密度を有するとき、それらの非線形性は、回路中にPIM生成物を生成する。

回路材料についての広範囲な研究は、PIMは、回路定数、誘電体損失、誘電損失のような回路材料自体の特性のためではなく、回路、アセンブリまたはシステム設計によって引き起こされることを示している。それにもかかわらず、適切な回路材料を選ぶことは、PIMレベルを低く保つのを助けることができます、そして、PIMを減らすキーはデザインの金属表面です。銅誘電体界面を有する平滑銅箔表面を有する回路基板は、粗い銅箔面を有する回路基板より低いPIMを示す。この材料特性のため、低PIMを有するプリント回路基板（PCB）アンテナを探す設計者は、銅誘電体基板界面で最小の銅表面粗さを有する回路積層体を選択することができる。

ロジャーズからROR 4534 EARE CANDAY回路基板を選択 PCB保留 PIM実験を行う. ROC 4350 B が低い, アンテナレベル, 高周波回路積層板, 低損失率0で.0027で10 GHzで, と3のDK値.4つの支配±0.08. 高周波PIM性能における回路材料の役割を探るために, 同じ材料の回路構造の違いがPIM性能にどのように影響を及ぼすかを比較するために、同じRR 4534.

これら3種類の回路はマイクロストリップ伝送線路，エッジ結合バンドパスフィルタ（bpf）と階段状インピーダンスローパスフィルタ（lpf）である。3つの回路の電流密度は異なり、PIM性能も異なっている。最小電流密度4.5 A／mのマイクロストリップ伝送線路は−157 dbcの最も低いPIMを有する。bpfはエッジ結合部に23 a／mの高い電流密度を持ち，3つの回路のpim性能は−128 dbcで最悪である。つの間では、電流密度がマイクロストリップ伝送線路とBPFの間にあるLPF（12 A／M）のPIM性能も、−143 dbcで2つの他の回路の間にある。

回路基板材料の同じセットから作られた回路のPIM性能におけるこのような大きな違いは、回路が材料ではなくPIMの違いの原因であることを示している。回路構成の違いは、電流密度の違いと回路の線形性に対する影響を引き起こし、PIM性能の違いをもたらす。例えば、最も簡単な回路－マイクロストリップ伝送線は、最も低い電流密度と最良のPIM性能を有する。基本的に、線形特性を達成することができる回路は、同じ回路材料が使用されても、より低い線形性を有する回路構造がより悪いPIM性能を有するように、優れたPIM性能を有する。

PIMは回路材料の基本的な属性ではないが、ロジャース社はアンテナレベル回路材料のPIM性能を研究し、解析してきた。この期間の間に、多くのテスト結果データベースは、これらの材料および材料自体で製造された回路を深く理解し、PCB PIMSの性能に対するこれらの材料および信号パワーおよび電流密度の影響をよりよく理解するのを助け、それによって、顧客が低PIM PCBアンテナおよび他のパッシブ回路設計を開発するのを助ける。フィルタのような。したがって、Rogers - Tie - Countアンテナグレード材料（例えばRo 4534）は、広帯域周波数範囲で一貫して予測可能なPIM性能を提供することができ、最高の直線性を有する様々な回路構造の設計を可能にする。

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