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1、1,低互调产品设计规范,低互调无源产品设计规范,2,序言,本讲座试图给出减少滤波器、双工器、合路器和塔顶放大器（Tower Mounted Amplifier ）等产品无源交调(PIM-passive intermodulation)的设计规范。遵循这些规范，设计师可以设计出低PIM产品。设计规范涉及4类问题： 金属接触； 铁氧体材料； 电镀 其它,低互调无源产品设计规范,3,金属接触,有电流通过非理想金属接触处会产生PIM（无缘交调）。一般有3种方法来防止PIM： 减少关键区域中的电流密度 提高金属的接触质量（螺钉处的接触和焊点处的接触） 从PIM的产生和测量来考虑增加隔离,低互调无源产品设
2、计规范,4,a)减少关键区域中的电流密度的方法,避免调谐螺钉过长。采用更高的谐振器或阶梯阻抗谐振器。 如果调谐螺钉必须深入谐振器，可以考虑增加谐振器内部开孔的直径。,低互调无源产品设计规范,5,避免耦合调谐螺钉 过长(距离腔体底部过近)。如果需要可以开更大的耦合窗口或者使用固定的基座。 把耦合螺钉放置在耦合窗口的中间位置（即使这意味着调谐范围会更小）。,a)减少关键区域中的电流密度的方法,低互调无源产品设计规范,6,谐振器的调谐螺钉要放置在中心； 使用M5的调谐螺钉比M3的更好； 把谐振器放置在适当的位置（腔体几何形状的重心附近）来使腔体壁上和谐振器自身的表面电流最小。,a)减少关键区域中的电
3、流密度的方法,低互调无源产品设计规范,7,在那些电流大的区域避免尖锐的边缘，这些尖角也使电镀变困难。 耦合窗口 方形谐振器,a)减少关键区域中的电流密度的方法,低互调无源产品设计规范,8,a)减少关键区域中的电流密度的方法,连接线。在可能的情况下，连接线使用圆柱形比带状更好。如果只能用带状，最好把边倒圆角。 谐振器顶部 (阶梯阻抗谐振器中间),低互调无源产品设计规范,9,a)减少关键区域中的电流密度的方法,谐振器和腔体连接的跟部 腔体内部,低互调无源产品设计规范,10,尽可能使用大的腔体。天线结点附近的腔体要用更大的尺寸。 连接线尽可能用更粗或更宽的（例如接头导线、同轴线、带状线、输入输出抽头
4、）。在低通滤波器高阻抗段避免直径太小(1.5 mm)；,低互调无源产品设计规范,11,接头导线、同轴线和带状线尽可能尝试使用连贯和均匀的形状,避免使用分段的谐振器。如果为了温度补偿一定要用分段谐振器，需要使用尽可能高的基座（以减少不连续区域中的电流）。尽管其它谐振器都是分段的，第一个谐振器（靠近天线结点的那个谐振器）也可以考虑不使用分段结构（但是对窄带滤波器而言这几乎是不现实的）。分段谐振器直径不能太小（1/4腔体尺寸）。,低互调无源产品设计规范,12,设计腔体时，尽量选用最大可用的高度。 避免小的间隙（检查耦合螺钉与窗口底部和耦合螺钉与交叉耦合结构之间的距离） 耦合结构尽量简单，实现一组对称
5、的传输零点，尽量采用1个CQ结构的交叉耦合而不是2个CT结构来实现。,低互调无源产品设计规范,13,b)提高关键区域接触质量（螺钉处的接触和焊点处的接触的方法）,固定盖板的螺钉孔与滤波器壳体之间要留有间隙。 用平锥头螺钉固定盖板要优于平头螺钉。同时考虑使用更粗的固定螺钉。,低互调无源产品设计规范,14,确保滤波器上每个固定螺孔周围有足够的材料包裹 减小盖板与滤波器壳体顶部之间接触的多余区域，可以去掉无用的材料，也可以改变腔体的形状。,低互调无源产品设计规范,15,避免平行排列的盖板螺钉之间的距离过近。如果不能避免，要指定拧上盖板螺钉的路径/顺序。 避免盖板与滤波器顶部的接触区域太薄（3mm），
6、尤其在盖板边缘处。,低互调无源产品设计规范,16,在滤波器的顶部有长而薄的排骨状的结构，固定螺钉无法放置的地方挖去一些材料（例如1mm） 减少存在电流的金属-金属的接触区域 端面接触区域使用环形凸台。,低互调无源产品设计规范,17,分段谐振器底部去掉一部分金属材料，减少接触面积。 在上面一节谐振杆上挖一个槽； 在两个金属结构接触的表面采用精密加工，例如： 滤波器盖板 加载谐振器,低互调无源产品设计规范,18,在那些表面电流较强的地方设置固定盖板的螺钉。 距离谐振器最近的位置 耦合窗口边缘附近的位置,低互调无源产品设计规范,19,尽可能在低通滤波器的高阻抗线附近的位置 与垂直放置的传输线一致的位
7、置 在关键区域使用足够多的固定螺钉来确保盖板盖紧（一般而言不超过15mm）,低互调无源产品设计规范,20,要注意妨碍正常接触的部分，务必要留出足够的机械装配公差，例如： 谐振器基座 围绕接头的涂料 焊点的数量尽可能少。考虑用螺钉式的结构或者一体化的解决方案。 耦合窗口可以代替耦合环 用抽头线或者焊接回路代替螺钉连接。 考虑采用一体式的接头,低互调无源产品设计规范,21,在滤波器腔体上尽量避免使用感应焊焊接。 使焊点容易操作和检查，并且焊锡很容易流向焊点周围。 避免两个（或多个）焊点离的太近。,低互调无源产品设计规范,22,c)减少无源互调泄露的方法,把有高的过电压和电流的TX腔体放置在TX输入
8、端口附近（典型的是一些有较强负交叉耦合的腔体） 把有高的过电压和电流的RX腔体放置在RX输出（LNA）端口附近（通常是一些有较强正交叉耦合的腔体） 建议不要把低通滤波器放置在公共结点和天线端口之间。把低通滤波器放置在TX输入端口之前，如果对RX有带外要求，可以在RX输出（LNA）端口之后再放置一个单独的低通滤波器。这个原则不适用于TMAs (塔顶放大器),因为在这种情况下ANT（天线）和BTS（基站收发台）都有PIM的要求。,低互调无源产品设计规范,23,把PIM泄露的可能性降到最低。我们可以增加固定螺钉的数量，或者使用分离的盖板，或者减小边界的长度来降低泄露的可能性。一般而言潜在的泄露发生在
9、以下几种边界处： RX和TX滤波器之间的边界 天线连接线和TX滤波器之间的边界 偏执电路和TX滤波器之间的边界,低互调无源产品设计规范,24,铁磁材料,如果表面有铁磁材料，它可以吸收大部分的电流并产生PIM。当在RF滤波器中使用这种材料时要特别注意。 螺钉 其他部分,低互调无源产品设计规范,25,a) 螺钉,用镀银的螺钉（不用钢制的螺钉或其他铁磁材料）来固定滤波器腔体中的以下部分： 用Ultem支撑的探针 用Ultem支撑的传输线 一种代替焊接的输入输出抽头 一种替代耦合环的正的交叉耦合线,注：Ultem是美国通用公司生产的聚醚酰亚胺（PEI）塑料,低互调无源产品设计规范,26,如果 谐振器开
10、孔深度不够（5mm） 在固定螺钉周围谐振器有打通的开孔 需要使用镀银的固定螺钉（不用钢制的螺钉或其他铁磁材料）来固定分段谐振器， 另外，也可以考虑在腔体底部安装谐振器的固定螺钉。,低互调无源产品设计规范,27,避免钢制的螺钉（例如固定接头的螺钉、固定PCB板的螺钉）直接伸入腔体内部。可以用小的基座把螺钉包起来。,b) 其他部分,使用分段谐振杆结构的时候，谐振器的材料选用黄铜而不用钢。,低互调无源产品设计规范,28,电镀,避免表面有凹凸的棱角。这些区域电镀会很困难。 选择合适成分和厚度的电镀。如果必须要用镍打底，那么只镀一个薄层或者用无磁性的（磷的）镍。在低IMD（交调失真）的环境下铁磁材料上面
11、的涂层厚度至少要有4-5倍趋肤深度的厚度。 试着让电镀的厚度分布均匀一些。尽可能避免用长的或者深的孔和槽。可以打开一些外壁让电镀更容易一些。,低互调无源产品设计规范,29,其他,让有源和无源的PIM（例如低噪放、隔离器、防雷电路、表面贴装器件、集总元件等）在TX频段有足够的衰减 在两个双工器的结构中尽可能分离的盖板。为了维护和维修方便，低通、偏置电路和滤波器也尽可能用分离的盖板。 避免一些会造成PIM不稳定的松动的结构。这些结构可以用绝缘体支撑或者充分压紧。,低互调无源产品设计规范,30,产生PIM的关键区域: 天线接头区域 天线和低通 公共谐振杆和T型结 TX 滤波器 RX滤波器的第一个谐振器 (靠近公共谐振杆和T型结) 偏置电路,