低互调无源产品设计规范剖析课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,电子科技大学 贾宝富 博士,现代滤波器设计讲座,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,低互调产品设计规范,低互调产品设计规范,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,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（T,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,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）,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。,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,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,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,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流密度的方法,谐振器的调谐螺钉要放置在中心；a)减少关键区域中的电流密度,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,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。a,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,),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,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,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,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）。在低通滤波器高阻抗段避免直径太小,(1.5 mm),；,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。,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）。,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,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。,设计腔体时，尽量选用最大可用的高度。,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。,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）,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。,确保滤波器上每个固定螺孔周围有足够的材料包裹,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,），尤其在盖板边缘处。,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,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。,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,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,分段谐振器底部去掉一部分金属材料，减少接触面积。,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,在那些表面电流较强的地方设置固定盖板的螺钉。,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,）,尽可能在低通滤波器的高阻抗线附近的位置,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,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,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。,在滤波器腔体上尽量避免使用感应焊焊接。,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。,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,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,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,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,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PI,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,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,如果,谐振器开孔深度不够（,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。,如果,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。,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,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。,电镀避免表面有凹凸的棱角。这些区域电镀会很困难。,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。,其他让有源和无源的PIM（例如低噪放、隔离器、防雷电路、表面,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,产生PIM的关键区域:,