Что такое PIM

PIM (passive intermodulation), пассивная интермодуляция — это помеха, которую рождает сам пассивный тракт. Звучит противоречиво: делитель, разъём или нагрузка не имеют питания и не должны создавать сигналов. Но любое металлическое соединение слегка нелинейно, а нелинейность превращает элемент в смеситель. Если через него проходят две мощные несущие, на выходе появляются их комбинации: 2f1−f2, 2f2−f1 и дальше по порядкам.

В карточках КАДАММ (KADAMM) этот параметр указан у каждого изделия. Беда в том, что комбинация третьего порядка часто попадает точно в полосу приёма своего же диапазона. Приёмник базовой станции видит её как шум и теряет чувствительность — иногда на 10–20 дБ. Абоненты на краю зоны перестают дозваниваться, скорость падает, а диагностика показывает исправное активное оборудование.

полоса приёмадБмчастотаf1f2две несущие передатчиков, +43 дБм каждая2f1−f22f2−f13f1−2f2продукт третьего порядка попал в приёмприёмник видит его как «шум», чувствительность падаетУровень продуктов считают относительно несущих: −105 дБн — обычное исполнение, −150…−160 дБн — Low-PIM.
Две несущие на передаче рождают продукты третьего порядка. Тот, что попал в полосу приёма, работает как постоянный шум.

Откуда берётся интермодуляция

  • Плохой контакт в разъёме. Недотянутое соединение, перекос, грязь или влага между поверхностями — самая частая причина. Контакт «металл — окисел — металл» ведёт себя как диод.
  • Окислы и коррозия. Со временем на поверхности растёт оксидная плёнка, особенно на улице и в тоннелях с влажностью.
  • Ферромагнитные материалы. Сталь и никель в тракте нелинейны по своей природе; в изделиях с нормированным PIM их заменяют латунью, медью и серебрением.
  • Механическое напряжение. Натянутый или пережатый кабель, вибрация на мачте — контакт то улучшается, то ухудшается, и помеха «плавает».
  • Металлическая конструкция рядом с антенной. Ржавые кронштейны, ограждения и водостоки переизлучают: это внешний PIM, его не лечат заменой компонентов.

Как измеряют: дБн и порядок продукта

Уровень интермодуляции указывают в децибелах относительно несущих (дБн, в англоязычной документации dBc) при заданной мощности испытания. Отраслевой стандарт для оборудования сотовой связи — две несущие по 43 дБм, то есть по 20 Вт. Запись «PIM3 не хуже −160 дБн при 2 × 43 дБм» означает: продукт третьего порядка на 160 дБ слабее каждой несущей.

Чем отрицательнее число, тем чище изделие. Разница между −105 и −160 дБн — это в 300 тысяч раз меньшая мощность помехи. Ориентиры по классам собраны ниже.

Уровень PIM3Класс изделияГде допустимоПримеры в линейке
−105 дБнОбщего назначенияИзмерения, стенды, однооператорные служебные цепиКАДАММ НС-4000, КАДАММ АТ-4000
−150…−153 дБнОператорский минимумТракты с несколькими несущими, POIКАДАММ ПОИ-12/2, КАДАММ АПМ-2
−155 дБнПовышенныйМагистрали DAS, ответвители в линииКАДАММ ДН-340/6000, КАДАММ ПОИ-32/4
−160 дБнLow-PIMМногооператорные узлы, мачтовые тракты, всё, что стоит до антенныКАДАММ ДМ-698/4000, КАДАММ НСП-6000, КАДАММ КМ-3-01

PIM растёт с мощностью нелинейно. Поднять мощность вдвое — значит получить продукт третьего порядка примерно на 9 дБ выше. Поэтому на многооператорных объектах требования жёстче, чем на одиночной площадке той же полосы.

Почему это критично именно в DAS

В распределённой системе одновременно работают несколько операторов и несколько диапазонов через общий тракт. Это идеальные условия для интермодуляции: много несущих, много соединений, длинные кабельные трассы, десятки разъёмов. При этом система дуплексная: помеха, рождённая на передаче, идёт по тому же кабелю обратно и попадает прямо во вход приёмника.

Практическое следствие: один дешёвый элемент портит весь объект. Нагрузка с уровнем −105 дБн на свободном выходе гибридного моста сводит на нет качество всех остальных компонентов, потому что через неё проходит половина суммарной мощности. То же с переходником, купленным «чтобы стыковалось».

Где PIM особенно опасен

  • Гибридные мосты и POI. Через них идут несущие сразу нескольких операторов.
  • Первые метры от источника. Там мощность максимальна, а значит и продукты сильнее.
  • Мачтовые тракты. Вибрация, перепад температур от −40 до +65 °C, влага.
  • Тоннели и метро. Влажность, конденсат, длинные линии с большим числом соединений.
  • Стадионы. Высокая мощность, много операторов и металлоконструкции рядом с антеннами.

Как снизить PIM: что зависит от подбора, а что от монтажа

При подборе оборудования

  • Брать исполнения с нормированным PIM там, где несущих больше одной: серии с уровнем −160 дБн есть у делителей, ответвителей, комбайнеров, нагрузок и аттенюаторов.
  • Не смешивать классы в одной ветви: цепочка из компонентов −160 дБн заканчивается нагрузкой −105 дБн — и весь запас потерян.
  • Сокращать число соединений: один комбайнер вместо сборки из фильтров и мостов — это на 6–10 разъёмов меньше.
  • Выбирать разъёмы под задачу: 4.3-10 и 7-16 разработаны в том числе ради низкой интермодуляции, см. статью о ВЧ-соединителях.

При монтаже

  • Затягивать разъёмы динамометрическим ключом, а не рукой и не пассатижами.
  • Держать соединения сухими и чистыми: влага и пыль между поверхностями дают тот самый нелинейный контакт.
  • Не пережимать и не перетягивать кабель, соблюдать радиус изгиба, фиксировать трассу от вибрации.
  • Убирать ржавые кронштейны и посторонний металл из ближней зоны антенны.
  • Измерять готовый тракт PIM-тестером под нагрузкой, а не только КСВН: рефлектометр покажет согласование, но не покажет нелинейность.

Как отличить PIM от других проблем

Три признака, по которым интермодуляцию узнают на объекте. Первый: чувствительность падает только когда работает передача, а на «молчащем» секторе всё в норме. Второй: проблема усиливается с ростом трафика, то есть с числом одновременно активных несущих. Третий: КСВН тракта при этом хороший — согласование и нелинейность измеряют разные приборы. Что показывают КСВН и возвратные потери, разобрано в статье о характеристиках ВЧ-компонента.

Что писать в спецификации

Требование «Low-PIM» без цифр ничего не значит: продавец вправе поставить изделие с уровнем −140 дБн и формально быть правым. В спецификации указывают три вещи: уровень продукта третьего порядка, мощность испытания и точку контроля.

Что указатьКак формулироватьЗачем
УровеньPIM3 не хуже −160 дБнИначе Low-PIM превращается в маркетинговое слово
Условия измеренияпри двух несущих по 43 дБмБез мощности испытания цифра несопоставима
Тип соединителейрозетка 4.3-10 или 7-16Разъём определяет и стойкость к интермодуляции
Материалыбез ферромагнитных покрытий в трактеСталь и никель нелинейны по природе
Документыпротокол заводских измерений PIMПодтверждение, а не обещание

Тот же набор требований предъявляют к монтажу: момент затяжки по паспорту разъёма, чистые сухие поверхности, отсутствие постороннего металла в ближней зоне антенны, приёмочные измерения PIM-тестером на готовом тракте. Если объект многооператорный, измерения проводят при включённых передатчиках всех операторов — поодиночке проблема часто не проявляется.

Компоненты с низкой интермодуляцией

КАДАММ ДМ-698/4000
КАДАММ ДМ-698/4000
Делитель мощности Low-PIM
698–4000 МГц, 2, 3 или 4 выхода, интермодуляция не хуже −160 дБн при 2 × 43 дБм.
Открыть карточку
КАДАММ НО-617/4200
КАДАММ НО-617/4200
Направленный ответвитель Low-PIM
617–4200 МГц, связь 5–40 дБ, PIM −160 дБн, корпус IP65 для улицы.
Открыть карточку
КАДАММ НСП-6000
КАДАММ НСП-6000
Нагрузка Low-PIM
DC–6000 МГц, 5–200 Вт, PIM −160 дБн: на свободные порты многооператорных узлов.
Открыть карточку
КАДАММ АТП-698/4200
КАДАММ АТП-698/4200
Аттенюатор Low-PIM
698–4200 МГц, 3–30 дБ, 25–200 Вт, PIM −160 дБн для выравнивания уровней.
Открыть карточку
КАДАММ КМ-3-01
КАДАММ КМ-3-01
Комбайнер на три диапазона
694–960 + 1710–1880 + 1920–2170 МГц, потери 0,3 дБ, PIM −160 дБн.
Открыть карточку
КАДАММ МУ-900
КАДАММ МУ-900
Мачтовый усилитель
Приём 895–905 МГц, усиление 12 дБ, шум 1,8 дБ, PIM −160 дБн, IP67.
Открыть карточку