移动通信天线无源互调产生机理与改善研究

移动通信天线无源互调产生机理与改善研究

赵彬 谈美蓉 毛恺峰

江苏亨鑫科技有限公司 江苏省宜兴市 214221

摘要：本文针对移动通信天线无源非线性展开分析，通过研究金属零件基体致密度、金属零件表面质量、紧固连接点、焊接连接点等情况互调产生机理，以及相应的改进措施，可以提升移动通信天线运行稳定性，确保信息传输结果的可靠性。

关键词：移动通信天线；金属零件；表面质量

移动通信无源互调（下简称PIM）是射频信号路径中两个或多个射频信号因非线性特性引起的混频干扰信号，当这些信号电平足够大且落在接收频带内时，会对通信系统产生干扰。基于互调产生机理，拟定合理的改善措施，不仅可以优化通讯系统运行环境，而且能够提升信息传输效率和时效性，以满足相应的处理要求。

1移动通信天线无源非线性分析

移动通信天线中产生非线性效应机理的复杂度较高，机理分析时需要考虑的内容繁多。基于以往应用经验，天线产生无源无源非线性出现的潜在原因如下：（1）系统使用的铁磁材料的非线性磁滞效应，在靠近天线附近使用的大量的铁磁材料，会引起PIM现象。（2）承受载波功率的金属―绝缘体―金属（MIM）连接物，它引起非线性特性，导致出现PIM。（3）由微小裂缝、微小触须和金属结构中的砂眼引起的微放电可能产生PIM产物。（4）在金属接触处穿越氧化薄层的电子隧道效应和半导体行为。（5）低劣的制造工艺引起松动连接、金属裂缝和连接处的氧化作用，产生PIM。（6）所有材料都存在某种程度的非线性，甚至连非铁磁材料也可能呈现PIM现象。

2无源非线性无源互调产生机理及改善处理

2.1金属零件基体致密度

2.1.1产生机理

基于以往应用经验，造成金属零件基体致密度不足的原因如下：（1）在材料应用方面，进行铝合金压铸处理时，位于熔融状态下的材料会溶解空气中的氢原子，在冷却时又会析出氢原子，若冷却完成前内部氢原子残留量过多，那么也将造成结构内部气孔。（2）在模具处理方面，零件结构的转折、厚度等参数的突然变化，都会造成模具内溶液流速均匀度不足的情况，从而在模具内出现紊流漩涡现象，影响到零件基体致密度。（3）零件成型温度，在天线制作中，如果成型温度过高，那么在模具表面附着的离散剂也会快速挥发，产生气体也会困在模具死角，造成高压气体堆积，从而影响到基体致密度，影响到互调控制过程的稳定性。

2.1.2改善过程

为了更好地处理致密度问题，在改善活动中需要确保所选材料的无杂质、无污染，而且在前期存储时也需要防止受潮问题的出现，而且在熔融状态下生产设备也不能过长待机，需要向其中添加除渣剂来加快氧化杂质沉降，并利用除氢设备加快除氢速度，满足相应的生产要求。零件结构在前期设计阶段，也需要减少壁厚突变，而且对于零件转折处也需要提前进行圆滑过渡和渐变处理，从而减少紊流现象，提升零件基体致密度的均匀度。另外，在模具处理上，也需要根据主次流道来展开合理布局，这样也可以加快填充速度，使模具中气体可以快速排出到外界，避免气体堆积问题的出现，提高生产零件的合规性。

2.2金属零件表面质量

2.2.1产生机理

在无源非线性无源互调问题上，金属零件表面质量也带来了较大的影响性。从实际应用情况来看，金属零件表面需要保持足够的光滑度，从宏观上需要防止划痕、裂纹、孔洞等问题的出现，从微观上也需要避免结构轮廓、晶粒大小、杂质对于互调量级的影响控制在合理范围内，以降低不同参数带来的影响性。但是从实际应用情况来看，由于存在冷隔问题和工艺成熟度问题，使得部分材料过早降温，出现硬化枝状物，很难和后续流入的金属液进行充分融合，造成尖点及冷隔问题。

2.2.2改善过程

在对此内容进行改善处理时，基础内容可以参考2.1.2中的相关内容。同时在应用中也需要做好工艺优化处理，例如，在对材料进行电镀处理前，需要利用酸洗的方式来去除掉金属表面的氧化层，但是处理后由于硬化层厚度降低，在高压气体逃逸的情况下，容易出现镀层鼓包问题。针对此类问题在工艺优化处理时，会对整个流程进行优化，如控制酸洗量、酸洗时间等，从而起到提升金属零件生产质量的作用^[1]。

2.3紧固连接点

通常情况下，如果接触面保持理想的光滑度，那么不会影响到电缆导电的隔离层，不出现互调问题。但是现实中不存在理想光滑度，在微观下都存在粗糙问题，此时在外界压力的作用下，也会受到压力作用造成斑点接触问题，这样会形成局部导电路径，使得接触面出现互调产物。基于此问题需要从以下几方面进行改善：

2.3.1合理控制接触压强

合理控制接触压强，可以维持金属接触面的稳定性，确保导电环境的安稳性。基于统计数据显示，接触压强控制在100MPa时，材料可以维持良好的互调量级。目前在结构生产中进行连接点处理时，扭矩法工艺属于常用处理方法。在接触到压力保持一定时，可以适当减少接触面积，这样也可以更好地满足高压强要求，确保连接点轴向预紧力控制在合理范围，以确保最终的连接质量，满足相应的使用要求。

2.3.2达成“均匀、闭环”效果

在非均匀的状态下，天线接触压强更小的部分，其压接过程会受到氧化膜、污染层影响，从而导致互调源，影响信息传输质量。基于此，在实际应用中需要做好“均匀、闭环”处理，作用是防止高频电流直接进入到紧固结构中，从而防止互调源情况的出现。而且在接头处理上，也会使用平垫来改善结构压力分布时的均匀度，同时也需要加强螺纹孔垂直度控制，提升平面均匀压接质量，达到既定的生产效果^[2]。

2.4焊接连接点

在通信天线的使用中，焊接连接点的紧密性、连续性均会影响到天线的互调性能，带来接触非线性。针对这一类问题也需要做好以下改善工作：

2.4.1焊点组织

在实际应用中需按要求采取措施来加强焊点处理，以避免裂缝、毛刺、气孔、鼓包等问题造成的非线性缺陷，确保焊点组织的合理性。而且在焊点组织的处理上，也需要对零件、连接位置做好固定，而电缆的弯折部位也需适当远离焊接点，这样也可以防止机械应力破坏焊点结构。另外，在实际应用中也需要提前预留好锡焊流动空间，这样也可以更好地防止焊锡流入到焊点缝隙中，造成锡尖毛刺类缺陷，确保焊接结果的可靠性^[3]。

2.4.2焊点外部组织

在具体应用中也需要做好焊点外部组织处理，从而提升焊点表面的光滑度。在具体处理中，需要及时处理焊接位置处散落的锡珠锡渣，确保焊接结果的合理性。而且在焊接处理中也需要做好焊接温度管控，而且也需要控制好重焊次数，从而将焊点厚度控制在合理范围内。另外，在对焊料进行选择时，也需要优选低卤或无卤的材料，并且在焊接时做好相应的保护工作，避免焊渣飞溅影响到天线表面的光滑度，提升焊接结果的可靠性^[4]。

结束语

综上所述，在移动通信天线使用过程中，存在无源互调类问题，针对此类问题的产生机理，拟定恰当的改善处理措施，不仅可以降低此类问题带来的影响性，而且可以提升接收/发出信号的完整性，确保信息传递过程的流畅性。

参考文献

[1]孙善球,肖飞,林学进.移动通信天线无源互调产生机理与改善研究[J].通信技术,2021,54(07):1755-1763.

[2]于大群,孙磊,林维涛,张娜曼,黄波.一种用于5G移动通信的毫米波大规模天线系统[J].微波学报,2021,37(01):7-13.

[3]孙继恒,周丽铃.混响室测量5G移动通信天线的可行性分析[J].移动通信,2018,42(07):77-80.

[4]尹燕芳,王继志.移动通信基站天线无源交调的一种数学模型[J].电子技术与软件工程,2015(23):33-34.