微波技術 - 高頻PCB電路設計無源互調

高頻PCB circuit design engineersalso attach great importance to the parameter of intermodulation distortion (IMD). In passive circuits (such as antennas, cables and connectors), 還將存在互調失真, 那就是, passive intermodulation (PIM). 非常簡單, PIM會造成干擾, 無源電路中的非線性會導致PIM的產生. 通常，傳輸訊號由基波及其諧波分量組成. 當兩個或多個相鄰訊號同時傳輸時, 電路中的非線性將導致不同的訊號諧波混合並產生額外的雜散訊號. 這些雜散訊號可能會阻礙或干擾接收器所需訊號的接收.

高頻電路設計不良的PIM產品可能由多個因素引起，包括傳輸的多個訊號的幅度和頻率、電路傳輸線的結構以及應用中的電流密度和功率水准。 當有多個訊號時，它們通常由基頻f1和f2來描述。 PIM訊號的頻率由基頻訊號的不同諧波產生。

可以清楚地看到，接收通道的頻率與發射通道的頻率非常接近，很可能受到高PIM產品的影響。 PIM產生的訊號幅度在很大程度上取決於原始訊號的功率水准。 同時，應注意，該示例僅顯示兩個訊號及其二次和3次諧波； 如果有更多的基波訊號和更高的訊號幅度，混合過程中會涉及更多的諧波，導致PIM產品變得更加複雜。

金屬對PIM的影響

PIM的產生通常歸因於無線基站和其他通信系統（如同軸連接器介面）中金屬對金屬接觸的質量。 在系統中，如變送器連接器介面等部分，由於電路介面接觸不良，或金屬表面污垢或氧化等形式的污染導致金屬間不一致，導致非線性。 當這些接觸不良或受污染的金屬對金屬表面施加電壓並具有高電流密度時，其非線性將在電路中產生PIM產物。

對電路資料的廣泛研究表明，PIM更多地是由電路、組件或系統設計引起的，而不是由於電路資料本身的特性，如介電常數和介電損耗。 然而，選擇合適的電路資料有助於保持較低的PIM水准，减少PIM的關鍵是設計中的金屬表面。 與具有粗糙銅箔表面的電路板相比，具有光滑銅箔表面和銅電介質介面的電路板的PIM更低。 由於這種資料特性，尋求低PIM印刷電路板（PCB）天線的設計師可以選擇在銅-介質-基板介面處具有最小銅表面粗糙度的電路層壓板。

從Rogers公司選擇RO4534-電路板 PCB保德 進行一些PIM實驗. Ro4350B 是低PIM, 天線電平, 高頻電路板, 低損耗因數為0.0027，10GHz, Dk值為3.4±0.08. 為了探索電路資料在高頻PIM效能中的作用, 在相同的RO4534„¢電路層壓板上設計了3種不同類型的微帶電路，以比較相同資料上電路結構的差异如何影響PIM效能.

這3種類型的電路是微帶傳輸線、邊耦合帶通濾波器（BPF）和階躍阻抗低通濾波器（LPF）。 3種電路的電流密度不同，PIM效能也不同。 最小電流密度為4.5 a/m的微帶傳輸線的PIM最低，為-157 dBc。 BPF的邊緣耦合部分電流密度高達23 a/m，3種電路的PIM效能在-128 dBc時最差。 在兩者之間，電流密度介於微帶傳輸線和BPF之間的LPF（12 A/m）的PIM效能也介於其他兩個電路之間，為-143 dBc。

由同一組電路板資料製成的電路的PIM效能存在如此巨大的差异，這表明電路是導致PIM差异的原因，而不是資料。 電路結構的差异導致了電流密度的差异以及對電路線性度的影響，從而導致了PIM效能的差异。 例如，最簡單的電路-微帶傳輸線具有最低的電流密度和最佳的PIM效能。 從本質上講，能够實現線性特性的電路具有優异的PIM效能，正如線性度較低的電路結構即使使用相同的電路資料也會具有較差的PIM效能一樣。

雖然PIM不是電路資料的基本屬性，但羅傑斯公司已經研究和分析天線級電路資料的PIM效能有相當一段時間了（17年）。 在此期間，大量的測試結果資料庫可以幫助我們深入瞭解用這些資料製造的電路和資料本身，幫助我們更好地瞭解這些資料以及訊號功率和電流密度對PCB PIM效能的影響，從而幫助我們的客戶開發低PIM PCB天線和其他無源電路設計， 例如篩檢程式。 囙此，羅傑斯的天線級資料，如RO4534層壓板，可以在寬帶頻率範圍內提供一致且可預測的PIM效能，從而能够設計具有最高線性度的各種電路結構。

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