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Passive Intermodulation (PIM)

PIM

PIM이란?

PIM은 통신사업자에게 증가하고 있는 문제입니다. PIM 이슈는 기존 장비의 노후화, 새로운 통신 사업자의 공존 또는 새로운 장비 설치 시 발생할 수 있습니다. PIM은 구형 안테나가 가동되는 지역에 새로운 통신 사업자가 오버레이(디플렉싱)할 때 특히 이슈가 됩니다.

PIM은 셀의 수신 감도를 떨어뜨리거나 심지어는 호출을 차단하는 간섭을 발생시킬 수 있습니다. 이러한 간섭은 이를 발생시키는 셀은 물론, 다른 인접 리시버에도 영향을 줄 수 있습니다. PIM은 높은 트랜스미터 출력에 의해 발생하므로 원래 트랜스미터 출력 레벨 이상에서 현장 PIM 테스트가 수행되어야 테스트 시 PIM 문제를 밝혀낼 수 있습니다.

PIM은 네트워크 안정성, 데이터 전송 속도, 용량 및 투자 수익을 극대화하려는 통신 사업자에게 심각한 문제입니다. PIM 테스트가 임피던스 기반 라인 스윕을 대체하는 것이 아니라, 오히려 이전보다 지금 훨씬 중요해진 라인 스윕을 보완한다는 것은 주목할 만합니다.

고속 디지털 데이터 통신으로 PIM 테스트가 매우 중요하게 되었습니다. 셀 사용률과 처리량이 증가하면 새로운 디지털 변조에 의해 생성되는 피크 출력이 크게 증가하여 PIM 문제가 더욱 가중됩니다. PIM이 약간만 증가해도 다운링크 속도가 크게 떨어지는 것이 현장 실험을 통해 입증되었습니다. 드라이브 테스트에 따르면 잔류 PIM 레벨이 –125dBm에서 –105dBm으로 증가했을 때 다운로드 속도가 약 18% 저하되었습니다. 하지만 이 수치가 나쁘다고 여겨지진 않습니다.

임피던스 VS 선형성

PIM 테스트는 반사 손실 측정이 임피던스 변화와 관련되어 있을 때 시스템의 선형성을 측정하는 방법입니다. 여기에는 두 가지 개별 테스트가 있으며, 셀룰러 시스템 내에서 반대 성능 조건을 테스트 중인 가장 관련성 없는 파라미터로 구성되어 있습니다.

반사 손실 테스트에 불량판정이고 PIM 테스트에는 통과하거나, 반사 손실 테스트에는 통과하고 PIM에는 불량판정일 수 있습니다. 기본적으로 PIM 테스트로는 높은 삽입 손실을 찾아내지 못하며 반사 손실 테스트에서는 높은 PIM을 찾아낼 수 없습니다. 라인 스윕과 PIM 테스트가 모두 중요합니다.

일부 케이블 불량은 PIM 테스트를 통해 가장 확실하게 알 수 있습니다. 예를 들어, 안테나 급전선(feed line)에 내부에서 금속 칩이 부유하는 커넥터가 있는 경우 라인 스윕이 테스트를 통과해도 PIM 테스트에 실패할 가능성이 높습니다. 가동되는 안테나가 확실하게 거의 이상적인 임피던스 특성을 보유해도 주변에 산란하는 금속 가루나 파편이 있으면 PIM 테스트 실패의 원인이 됩니다. 또한 이는 커넥터가 제대로 장착되어 있지 않음을 나타냅니다.

PIM 테스트에 실패하는 또 다른 원인에는 브레이드 RF 케이블이 있습니다. 이러한 케이블은 반사 손실 또는 VSWR 테스트 시 완벽하게 테스트되지만 일반적으로 평균적인 PIM 성능만 갖습니다. 브레이드 외부 도체는 PIM 테스트 시, 특히 노후화되면서 불완전하게 동작하는 수백 개의 느슨한 연결처럼 작동할 수 있습니다. 따라서 영구적으로 설치할 때는 브레이드 케이블은 권장되지 않습니다.

낮은 PIM성능을 갖는 정밀 테스트 케이블이 시판되고 있으며 가격은 매우 비싸지만 뛰어난 성능을 제공합니다.

일부 케이블 오류는 반사 손실 또는 VSWR 테스트를 통해 가장 잘 알 수 있습니다. 메인 피더 케이블이 손상되거나 어딘가에 끼인 경우가 좋은 예로, 손상된 지점에서 임피던스 불일치가 발생하지만 여전히 선형성이 유지될 수 있습니다. 반사 손실 테스트는 이런 종류의 손상을 신속하게 잡아내지만 PIM 테스트에서는 불가능합니다.

W-CDMA, 그리고 LTE 및 WiMAX와 같은 OFDM 기술 등의 확산 스펙트럼 변조 기법의 개발로, PIM과 임피던스를 올바르고 정확하게 테스트하는 것이 반드시 필요하게 되었습니다.

PIM 테스트

PIM은 셀룰러 시스템의 안정성, 용량 및 데이터 전송 속도를 저하시킵니다. 이는 수신 감도를 제한하기 때문에 발생합니다. 이전에는 RF 엔지니어가 원하는 수신 대역에서 PIM을 발생시키지 않는 채널 주파수를 선택할 수 있었습니다. 하지만 셀룰러 사용이 증가하면서 허가된 스펙트럼이 복잡하게 되었습니다. 따라서 엔지니어는 종종 덜 원하는 RF 반송 주파수를 선택하고 잠재적인 PIM 문제를 받아들여야 합니다. 이 문제와 복합적으로, 기존 안테나 시스템 및 인프라가 노후 되면서 PIM이 더욱 강력하게 발생하게 됩니다.

PIM성분들이 셀 사이트의 무선 수신 대역 내에 들어가면 리시버의 감도가 떨어져 수신 커버리지를 제한합니다. 이 때문에 BER(비트 오류율)이 증가하고 통화 끊김 현상이 많이 발생합니다. 데이터용 연결인 경우는 PIM에 의한 간섭으로 인해 더 많은 오류 보호 비트가 발생하고 전체적인 데이터 전송 속도가 낮아집니다. 경우에 따라 PIM은 리시버 차단을 일으켜 섹터가 중단될 수도 있습니다.

PIM 문제의 증상에는 수신-잡음층-다양성-불균형 및 높은 잡음층이 포함됩니다. 기타 증상에는 짧은 평균 통화 시간 단축, 높은 통화 끊김 비율, 데이터 전송 속도 감소, 등이 있습니다.

PIM 문제를 해결하지 않으면 BTS(기지국 트랜시버)가 교정 기간 중에 특정 Rx 잡음 레벨이 존재한다고 가정하고 전체 Tx 출력 및 Rx 이득 수치를 이용할 수 있습니다. 이 수치가 대규모 트래픽 기간에 적용되게 되어 BTS통계 성능이 떨어집니다. 리시버 입력에서 잡음층이 증가하면 이로 인해 해당 리시버의 다이내믹 범위가 감소됩니다. Rx 감도가 –107dBm이지만 실제 잡음층은 –97dBm이면, 일반적으로 시스템 설계 시 지정된 것보다 10dB 낮은 지점에서 통화 또는 연결이 종료되거나 다른 사이트/섹터로 전환되어야 합니다. Rx 레벨에서 1dB가 0.5마일과 동등한 경우 이 연결은 거리로 계산하여 5마일 전에 전환됩니다. 항상 사이트 간에 마진이 많지 않은 섹터는 통화가 손실되는 불감대가 됩니다. 따라서 PIM 테스트 및 오류 수정을 통해 필요한 원래 성능으로 복구할 수 있습니다.

PIM 정의

PIM은 일종의 상호 변조 왜곡으로, 일반적으로 케이블, 커넥터 및 안테나 등과 같이 선형으로 생각되는 부품에서 발생합니다. 하지만 셀룰러 시스템에서 나타나는 높은 RF 출력을 보면 이러한 장치는 –80dBm 이상에서 상호 변조 신호를 생성할 수 있습니다.

Figure 1

그림 1. 반송파 F1 및 F2, 3차부터 7차 PIM성분들 포함

상호 변조된 신호는 신호 경로 후반에 생성되고 필터링할 수 없으며, 실제 부품에서 발생하며 훨씬 강력하지만 필터링된 IM 성분들 보다 훨씬 위험할 수 있습니다.

현장 PIM 테스트는 선형성 및 구성 품질에 대한 포괄적인 측정 방법입니다.

PIM은 느슨하거나 부식된 커넥터 또는 인접하여 녹슨 곳이 있는 등의 비선형 장치에서 둘 이상의 강한 RF 신호가 혼합되었을 때 발생하는 일련의 원치 않는 신호로 나타납니다. PIM의 또 다른 이름으로는 다이오드 효과와 녹슨 볼트 효과가 있습니다.

Figure 2

그림 2. PIM 대역폭은 성분의 차수와 함께 증가합니다.

이 공식을 통해 두 반송파에 대한 PIM 주파수를 예측할 수 있습니다.

Figure 2

F1과 F2는 반송 주파수이고 상수 n과 m은 양의 정수입니다.

PIM성분들을 참조할 때, n + m의 합을 성분의 차수라고 하며 m이 2이고 n이 1이면 결과는 3차 성분이라고 합니다(그림 1). 일반적으로 3차 성분이 가장 강하기 때문에 가장 유해하며 이어서 4차 및 7차 성분까지 발생합니다. 차수가 증가하면 PIM 진폭이 낮아지므로 일반적으로 높은 차수의 성분이 직접적인 주파수 문제를 일으킬 만큼 강하지 않지만 대개 인접 잡음층의 증가를 가중시킵니다(그림 2).

셀룰러 수신 대역에 3차 성분이 직접 들어갈 가능성은 거의 없습니다. 많은 작은 PIM 레벨이 계속 혼합되는 비선형 전송 라인 내에 다른 외부 전송에서 발생하는 에너지가 혼합될 가능성이 높으며, 이에 따라 광대역으로 증가된 잡음층에서 일반적으로 모든 사업자의 허가된 스펙트럼이 확장됩니다. 이 증가된 잡음층이 Rx 대역으로 지나면 BTS로 진입하게 됩니다.(경우에 따라서는 LNA를 통한 이득).

변조 신호에서의 IM

PIM 테스터에 의해 생성되는 연속파(CW) 신호의 상호 변조 성분들은 단일 주파수 CW 성분으로 나타납니다. PIM을 변조된 캐리어에서 생성할 때 라이브 신호에서 볼 수 있는 결함인 경우 변조된 신호를 생성된 상호 변조가 기본보다 더 많은 대역폭을 차지한다는 사실을 알아야 합니다. 예를 들어, 두 기본파가 1MHz 폭이고 3차 성분들은 3MHz 대역폭, 5차 성분들은 5MHz 대역폭 등과 같이 됩니다. PIM 성분들은 대역폭이 굉장히 넓어서 광폭 주파수 범위를 지원할 수 있습니다.

Figure 3

그림 3. 1710MHz에서 리시버 감도 저하를 일으키는 PIM


Figure 3

그림 4. 910MHz에서 리시버 감도 저하를 일으키는 PIM

확산 스펙트럼 신호를 현재 사이트 인프라에 오버레이함으로써, 3채널 UMTS 전송을 10MHz LTE(20MHz가 아닌 10MHz로 가정!)와 혼합하면 전송 시스템 선형성 문제로 인해 처참한 결과가 나오게 됩니다. 이론상, 이 경우 30MHz 이상의 대역폭을 갖는 3차 성분들이 생성될 수 있으며 여기에는 5차 및 7차로 진행하는 어떠한 효과도 포함되지 않습니다. 이 실험은 100MHz+ 잡음 문제가 존재하는 것이 확실하므로 자세히 살펴볼 만한 흥미로운 실험입니다.

PIM 계산 예

여기 두 가지 PIM 예가 있습니다. 하나는 850MHz 대역에서 발생하고 하나는 1900MHz 대역에서 발생합니다. 첫 번째 예에서 1750MHz는 3차 성분들 중 하나로, AWS-1 기지국 수신 대역 내에 포함됩니다. 1940 및 2130MHz 반송파 소스가 물리적으로 서로 근접하는 경우 또는 동일한 안테나를 공유하는 경우, 모든 부식 또는 기타 비선형 효과에 의해 1710MHz에서 수신 감도 저하 또는 차단 현상을 일으킬 수 있는 3차 패시브 상호 변조 성분들이 생성됩니다(그림 8-3). PIM 성분들은 문제를 일으키는 업링크 채널에 직접 포함될 필요가 없다는 것은 특히 언급할만한 가치가 있습니다. 이러한 신호는 일반적으로 네트워크 사업자의 허가된 대역폭만큼 넓은 리시버의 프리필터 내에만 포함되어야 합니다.

900MHz 대역에서 널리 사용되는 PIM 예로는 두 개의 GSM 반송파를 가정해 볼 수 있는데, 하나는 935MHz이고 또 하나는 960MHz입니다. 이 경우, 910MHz 3차 성분들은 기지국 리시버 대역 내에 있습니다(그림 4).

3개 이상의 반송파

지금까지는 계산 시 두 개의 반송파만 있다고 가정했습니다. 현실적으로 항상 이런 경우만 있는 것이 아닙니다. 기지국은 안테나 시스템 내의 반송파는 물론 인접한 트랜스미터에서 보내는 더 강한 신호도 처리해야 합니다. 신호는 안테나 시스템으로 역전송되어 비선형 장치를 발견하고 다른 반송파와 혼합되어 PIM을 생성할 수 있습니다. 이 문제는 매우 복잡한 변조 플랫폼을 사용할 때 더욱 심각해지며, 상대적으로 좁은 대역폭이 사용되는 경우에도 셀룰러 필드에서 이미 드러난 문제입니다.

3개 이상의 반송파가 포함된 경우 계산은 더 복잡해집니다. 이 계산을 도와주는 프로그램과 스프레드시트를 온라인에서 사용할 수 있습니다. 가능한 빠른 대안은 트랜스미터를 차례로 끄면서 PIM 생성에 관련된 반송파와 안테나를 파악하는 것입니다. 이렇게 하면 계산 및 문제 해결 작업을 크게 간소화할 수 있습니다.

버스트 소스에서의 PIM

커넥터 접합면 간 절연 필름의 정기적 파손에 의해 PIM과 같은 효과가 발생할 수도 있습니다. 부식과 외부 부착물 및 그 영향으로 인해 이러한 절연 처리가 노후화된 것으로 보일 수 있습니다. 이런 메커니즘에 의해 발생한 간섭은 특성상 광대역 및 버스트 신호로, 드물게 발생하거나 초당 2회 또는 3회까지 자주 나타날 수도 있습니다. 이런 효과는 마이크로 아킹 또는 프리팅에 의해 발생하며 PIM 테스트를 통해 발견할 수 있습니다.

PIM의 요인

PIM은 두 개 이상의 강한 신호와 비선형 접합부에서 발생합니다. 강한 신호는 일반적으로 안테나를 공유하는 트랜스미터, 인접 안테나를 사용하는 트랜스미터 또는 충돌하는 안테나 패턴을 가진 인접 타워에서 발생합니다. 손상되거나 잘못 조여진 RF 연결, 오염, 피로(fatigue) 파열, 냉각된 납땜 이음 및 부식으로 비선형 접합부가 생성될 수 있습니다.

비선형 접합부가 셀 캐비닛 외부에 있을 수 있으며 이런 경우 필터링을 통해 PIM을 제거하는 것이 불가능할 수 있습니다. 보통, 문제의 근본 원인을 찾아 제거하는 것이 필요 합니다.

Figure 3

그림 5. 트랜스미터 근처의 녹

손상된 커넥터, 케이블, 듀플렉서, 서큘레이터 및 안테나가 모두 비선형 부품을 포함할 수 있습니다. 또한 철조망, 헛간 지붕과 같이 부식된 물체 또는 녹슨 볼트 등이 근처에 있는 경우 도달하는 신호가 충분히 강하면 PIM을 일으킬 수 있습니다(그림 5). 이 효과는 매우 일반적으로 발생하기 때문에 “녹슨 볼트 효과”라는 이름을 가지고 있습니다. 굉장히 다양하고 많은 곳에서 비선형 접합부를 찾을 수 있습니다.

기계적 고려 사항

미세하게 살펴보면 전기 접점은 편평하거나 매끄럽지 않습니다. 접합부는 분명하게 보이는 영역 또는 부하를 지탱하는 영역은 아니며 부하 지탱 영역 내 일련의 작은 영역 또는 지점입니다(그림 6). 해당 지점의 크기와 숫자는 접촉면 형상, 금속 강도 및 접점에 가해진 압력에 따라 다릅니다. 산화제, 탄화수소, 먼지, 잔여 납땜 용제 또는 접점 가공 시 발생한 입자 등의 오염물질이 발생하므로 접합면의 금도금 또는 은도금도 접점 크기에 영향을 줍니다.

Figure 3

그림 6. 확대된 7/16 DIN 전기 접합면

공기, 박막 또는 후막은 접점 외의 영역을 분리할 수 있습니다. 금속 필름 및 박막 영역은 전류 흐름을 지원하지만 다른 방법을 통해 지원합니다. 금속 지점에서 전류 흐름은 전도성에 따라 다르지만 박막 영역에서는 전류 흐름이 터널링 효과를 통해 발생합니다. 후막 영역은 일부 전압에서 절연, 전도 또는 전기 절연 파괴의 대상이 될 수 있습니다.

금속 접점

전류가 이러한 좁은 전도 지점을 통해 흘러야 하므로 수축 저항이라고 하는 추가적인 저항이 생성됩니다. 수축 저항은 일반적으로 밀리옴 범위입니다. 수축 저항의 비선형성은 PIM에 대해 가능한 설명 중 하나입니다. 비선형성은 접점을 가열하고 결국 저항을 변화시키는 전류에 의해 발생합니다. 이 저항 변화는 작은 영향이며 접점 영역 전체의 전류 변화와 함께 바뀝니다.

터널링 효과

대부분의 금속 표면은 얇은 산화층으로 덮여 있어서 커넥터의 두 플레이트 사이에 잠재적인 힐이 발생합니다. 전자에 이 힐을 건너뛸 충분한 에너지가 있는 경우 이 현상을 쇼트키 효과라고 합니다. 전자에 에너지가 낮으면 약간의 확률로 장벽을 통과하는 터널이 생성됩니다. 터널링 효과는 100옹스트롬보다 얇은 막에서만 측정 가능합니다.

녹슨 볼트 효과

산화층이 다공성이면 터널링 효과는 100옹스트롬에서 멈추지 않습니다. 높은 습기에 의한 부식은 강철과 철에서 두드러진 현상으로, 신호 경로 또는 강한 트랜스미터 신호 인근에 녹슨 금속 구조물이 있을 때 일반적으로 강한 PIM 왜곡을 발생시킵니다. 부식된 금속의 반도체 산화에 의해 PIM이 발생한다는 의견이 있었습니다. 하지만 실험 결과에 따르면 주요 원인은 부식된 접합부 영역이 아닌 느슨하고 작은 접점 영역입니다.

프리팅

프리팅은 작은 전압이 두껍게 변색되거나 오염될 때 발생합니다. A-프리팅은 새로운 접점을 생성하고 B-프리팅은 기존 접점을 더욱 확대합니다. 프리팅으로 인해 두 표면 간에 영구적인 금속 이동이 발생합니다. 프리팅 또는 그와 비슷한 마이크로 아킹은 2~3초마다 한 번씩 발생하는 광대역 간섭으로 나타날 수 있습니다.

강자성 소재

철, 니켈, 코발트 및 일부 마그네슘, 알루미늄, 동 합금 등의 강자성 소재는 강한 자성을 띱니다. 강자성 소재는 PIM의 큰 원인이 되므로 셀룰러 시스템에서 사용하지 않도록 해야 합니다. 이러한 소재가 주요 RF 소스 근처에 있으면 엄청난 양의 PIM이 발생할 수 있습니다.

페리 자성 소재

페리 자성 소재(페라이트)는 분리기, 서큘레이터, 공진기 및 위상천이기(phase shifters) 등의 마이크로파 부품에서 널리 사용됩니다. 이러한 장치는 낮은 PIM을 위해 최적화되어 있지만 안테나 시스템의 다른 패시브 부품보다 더 많은 PIM이 발생할 수 있습니다. PIM을 발생시키는 이 메커니즘은 제대로 이해하기가 쉽지 않으며 분명히 동일한 장치임에도 다른 레벨의 PIM이 발생할 수 있습니다.

수년 동안(십여 년 정도), PIM 테스트는 업계 표준 품질 테스트로서 분리기 또는 서큘레이터 내 균열이 있는 페라이트 부품을 감지하는 데 사용되었습니다.

표면 효과

도체 표면의 마모 또는 오염물질은 전류 밀도가 충분히 높은 경우 PIM을 일으키는 원인이 될 수 있습니다. 실험에서는 1mm의 동 중앙 전도체가 긴 축에 수직으로 마모되었습니다. 약 1.5GHz 및 44dBm에서의 신호가 13에서 22dB로 증가한 것으로 나왔습니다. 비슷한 조건에서 와이어 끝의 납땜 용제를 제거하면 PIM이 10dB까지 줄어듭니다.

PIM 원인의 시간 의존성

PIM원인은 종종 시간에 따라 달라집니다. 변화는 클 수도, 작을 수도 있습니다. 느슨한 접점은 특히 PIM이 시간에 따라 변화할 때 원인으로 의심할 수 있습니다. 이는 먼지나 필름 등의 오염물질 및 프리팅에서의 시간, 습도 및 온도의 영향 때문이라고 여겨졌습니다. 진동이나 온도에 따른 접합면의 상대적인 이동 역시 PIM원인을 시간 의존적으로 만듭니다.

현대적인 셀룰러 시스템에서 사용되는 부품은 제대로 설치된 경우 대량의 진동과 극도의 온도 변화를 처리하도록 설계됩니다. "다이내믹" PIM 테스트 또는 테스트 진행 중에 일부 형태의 “이동”이 적용된 테스트는, 환경 스트레스를 시뮬레이션하고 수정하지 않는 경우 결국 높은 잡음 레벨을 발생시킬 수 있는 느슨한 연결을 파악하는 데 도움을 줍니다.

부품

안테나 시스템 부품에는 커넥터, 케이블, 안테나, 서큘레이터, 듀플렉서, 다이플렉서 및 무선 신호를 라우팅하도록 설계된 기타 부품이 포함됩니다. 이러한 각각의 부품에는 PIM을 일으키는 특별한 작동 양식이 있습니다. PIM을 일으킬 수 있는 보다 일반적인 부품에는 다음과 같은 것이 있습니다.

커넥터

안테나 가동부의 커넥터는 모든 PIM 헌팅에서 첫 번째 의심 요소입니다. 커넥터는 PIM의 원인일 가능성이 높으며 수많은 문제와 관련되어 있습니다. 우선, 접합면에 작은 간격이 있으면 전자 터널링(다이오드 효과) 또는 마이크로 아킹을 일으킬 수 있는 “전압 전위 장벽”이 형성될 수 있습니다. 둘 모두 강한 신호 존재 시 PIM의 원인이 됩니다.

과도한 조임, 불충분한 접점 압력, 왜곡된 접합면, 접합면의 외부 소재 또는 부식으로 인한 손상으로 인해 이러한 작은 간격이 발생할 수 있습니다. 또한 부식으로 결정이 생성되고 이것이 RF 신호에 비선형 효과를 줄 수 있습니다. 부식은 일반적으로 습하고 공기 중에 염분이 함유된 해안 지역에서 특히 문제가 됩니다. 이 경우 커넥터를 정기적으로 청소해야 할 수 있습니다.

이 문제가 셀룰러 서비스용으로 설계된 커넥터에서 일반적인 문제는 아니지만 제조업체가 비철 소재의 낮은 PIM 커넥터를 만들도록 언급해둘 필요는 있습니다. 철 소재는 RF 신호에서 사용했을 때 비선형 효과가 발생합니다. 예를 들어, 스테인리스강은 10 ~ 20dB의 PIM을 신호에 더할 수 있습니다.

니켈 도금 또는 니켈 위에 금도금한 커넥터는 20 ~ 40dB의 PIM을 신호에 더할 수 있습니다. 셀룰러 용도로 제작한 커넥터는 비철 소재이며 은, 백색 청동 및 금 등으로 코팅되어 있습니다.

설치 시 케이블을 절단하면 금속 입자 또는 파편이 발생할 수 있습니다. 이러한 입자가 케이블에 남아 있거나 완성된 커넥터에 들어가 전류가 흐르는 표면에 접촉하면 PIM을 일으킬 수 있습니다. 오염물질은 케이블 어셈블리가 온도 또는 바람에 의해 휘어지는 경우 간헐적 PIM의 원인이 될 수 있습니다.

중앙 전도체 깊이가 중요합니다. 너무 뒤에 설치되면 접촉 불량으로 높은 출력 사용 시 PIM이 발생할 수 있습니다. 너무 바깥으로 튀어나오면 연결 시 물리적 손상을 일으킬 수 있습니다. 이러한 손상으로 인해 다음 번에 연결했을 때 간격이 발생하게 될 수 있습니다. 이 문제를 해결하는 한 가지 방법이 중앙 핀 깊이를 적절히 설정하는 커넥터 클램핑 툴을 사용하는 것입니다. 핀 깊이가 일반적인 문제가 되면 특별한 측정 기구를 사용하여 중앙 핀 깊이를 측정할 수 있습니다.

PIM 문제에 대응하기 위해 7/16 DIN 커넥터가 특별히 설계되었음을 주목할 필요가 있습니다(그림 8-7). N 타입 커넥터는 여전히 훌륭한 커넥터이지만, 원래는 고감도 리시버가 탑재된 다중 반송파 통신 시스템이 일반적이지 않았던 40년대에 설계되었습니다. N 타입 커넥터 사용 시 가장 큰 문제는 외부 수(male) 도체의 총 표면적이 매우 작다는 것입니다. 이 표면이 손상되면 적절한 연결이나 측정이 거의 불가능하게 됩니다.

커넥터가 일으키는 PIM에 대한 최선의 솔루션은 조심스러운 청소, 적절한 조립, 적합한 날씨 대비책 및 적절한 커넥터 토크입니다. 툴은 깨끗하고 예리하며 잘 조정되어 있어야 합니다. 불행히도, 연결 불량이 식별되었을 때 첫 번째 원인은 부품의 과도한 조임으로, 거의 항상 변형에 의한 손상으로 이어집니다.

케이블

케이블은 일반적으로 PIM을 일으키지 않지만 잘못 종단되거나 손상된 케이블은 PIM을 일으킬 수 있으며 문제의 원인이 됩니다. 차폐된 케이블의 이음매에 주의하십시오. 케이블이 노후화되면 이 이음매가 부식되어 PIM을 일으킬 수 있습니다. 도금된 구리가 알루미늄 코어에 항상 잘 부착되는 것은 아니므로 케이블의 중앙 도체도 문제가 될 수 있습니다. 불량 제조된 구리는 조각이 떨어질 수 있으며, 이로 인해 금속 입자와 연결 불량이 발생하여 간헐적인 PIM이 발생할 가능성이 있습니다.

케이블은 온도가 변하면 물리적 구성이 바뀔 수 있습니다. 예를 들어, 햇빛은 케이블을 가열하여 전기적 길이를 바꿀 수 있습니다. 케이블은 따뜻한 날 길이가 변한 후 냉각하면 강한 PIM을 보일 수 있는 경우가 있으며, 적절한 길이가 되면 PIM이 상쇄됩니다. 아니면 반대로 더울 때 양호하고 추울 때 불량해질 수도 있습니다. 또한 길이의 물리적 변화로 인해 이전에는 양호했던 연결이 나빠지고 PIM을 발생시킬 수도 있습니다. 마지막으로, 케이블이 지나가는 곳에 물이 있으면 PIM을 줄이는 데 도움이 되지 않습니다.

PIM 안정성을 위해 케이블을 테스트할 때는 문제가 있는 커넥터에서 12인치 위치에서 케이블을 잡고 자연축 밖으로 약 1인치 정도만 케이블을 회전시킵니다. 대개는 이렇게 하면 종단 품질과 관련된 문제를 밝혀내는 데 충분합니다.

안테나

안테나는 전송 시스템에서 중요한 부분입니다. 신호의 전출력을 포착하며, PIM이 생성되는 경우 나머지 신호와 함께 브로드 캐스팅 합니다. 또한 수신에 사용되는 경우는 PIM이 이미 도체 내에 있으므로 전송 손실 없이도 수신 품질을 저하시킬 수 있습니다.

안테나는 피로 파괴, 냉각된 납땜 이음 및 부식이 발생하기 쉽습니다. 표준 기구에서는 PIM 발생의 기계적 특성 때문에 PIM 스파이크가 발생하는지 알아볼 수 있도록 PIM 테스트 중에 안테나를 가볍게 두드릴 것을 권장합니다. 또한 설치 전에 지상에서 안테나를 테스트할 수도 있는데, 이는 매우 권장 하는 방식입니다. 안테나는 높은 RF 레벨을 방사하며 특히 거짓 불량 판정을 일으킬 수 있는 외부 근거리 간섭이 발생하기 쉬우므로 특히 주의를 기울여야 합니다. 이 테스트는 현장에서 하기 매우 어려울 수 있으므로 첫 번째로 양호한 안테나를 따로 두고 환경 또는 테스트 설정이 바뀌지 않았음을 보장하기 위해 주기적으로 다시 테스트하는 것이 좋습니다. 테스트 결과가 좋은 장치라도 안테나가 철조망, 쓰레기통 또는 상당히 큰 금속 구조물을 향하도록 하면 이러한 것들이 항상 외부 PIM 소스를 생성하므로 장애가 발생할 수 있습니다. 그러면, 이 결과를 테스트 세트에서 측정하여 해당 장애 조건을 찾을 수 있는지 확인할 수 있습니다.

근처의 부식 물체

가까이에 부식된 곳이 있으면 PIM을 일으킬 수 있습니다.

녹슨 철조망, 녹슨 지붕, 녹슨 안테나 기둥 볼트 등을 찾아 보십시오(그림 8-8).

녹슨 곳을 타워에서 멀리 떨어뜨리는 것이 안정성을 위해 가장 좋으며 유지 보수 직원도 안심할 수 있습니다.

피뢰기

피뢰기가 의도적으로 PIM을 발생시키지는 않아도 마이크로 아킹의 원인이 됩니다. 피뢰기가 노후화되면서 파괴 전압이 점점 낮아져 최종적으로 RF 출력 피크가 안테나 또는 커넥터의 마이크로 아킹과 매우 비슷한 방식으로 아킹을 일으킬 수 있습니다. 커넥터 중 하나가 손상되면 전통적인 의미에서의 PIM이 발생합니다. 이러한 제품은 엄청난 가격 압박에 시달려왔고 마찬가지로 잘 만들어진 제품이 아닙니다.

PIM의 징후

PIM은 종종 영향 받는 섹터에서 열악한 통계로 나타납니다(그림 9). 첫 번째이자 가장 직접적으로 나타나는 PIM 징후 중 하나는 두 가지 수신 경로를 가진 셀에서 나타날 수 있습니다. 잡음층이 두 경로 간에 동일하지 않으면 잡음 수신 경로 내에서 생성된 PIM이 원인일 가능성이 있습니다. 사업자는 이 조건을 수신 잡음층 다양성 불균형이라고 부릅니다. 특히 트랜스미터(이 경우, Rx 0)와 공유되는 경로는 일반적으로 해당 경로에 충분한 출력이 있고 일부 비선형 장치 또는 접합부의 추가만 필요하므로 잡음이 심합니다.

Figure 9

그림 9. Rx 테스트 포트가 있는 섹터 안테나 시스템

두 수신 경로에서 높은 잡음층은 녹슨 볼트 등과 같은 안테나 시스템 외부의 어떤 원인 또는 외부 소스로부터의 간섭에 의해 발생할 가능성이 큽니다. 두 경우 모두, 셀 사이트로 가서 원인을 찾아볼 필요가 있습니다. 좀 더 일반적인 다른 PIM 징후에는 짧아진 통화, 높아진 통화 끊김 비율 및 낮은 통화량이 포함됩니다.

다른 PIM 징후로는 피크 트래픽 시 잦은 성능 문제가 있지만 기술자가 조사해보면 실제 장애를 발견하지 못하는 사이트입니다. 섹터를 초기화하거나 보정하는 즉시, 성능 데이터를 구축하는 데 시간이 좀 걸리며 불량 여부는 섹터가 일정 양의 트래픽을 다시 처리할 때(일반적으로 다음 날)까지는 분명해지지 않습니다.

12개월 이상 성능 문제가 있었고 여러 사이트를 방문하여 타워 작동 작업을 수행하고 수많은 시간과 비용을 소비한 후에야 기술자가 PIM 테스트를 통해 커넥터가 단순히 점퍼 케이블 뒤의 너트가 느슨한 것을 발견한 예는 흔하게 들을 수 있습니다.

건조 상태에서는 셀 사이트의 성능이 저하되지만 그 지역에 폭풍우가 통과하면 성능이 크게 개선되는 경우, 기술자는 즉시 주변에 에어컨 덕트와 같이 녹슨 마운트 장치가 있지 않은지 조사해야 합니다.

이 문제는 인구 밀집 지역에 위치한 옥상에서 종종 발견되는 매우 일반적인 장애입니다.

PIM 테스트

안테나 시스템 내부 및 근처의 수많은 부품이 PIM을 일으킬 수 있습니다. 업계에서는 일반적으로 안테나 어셈블리를 테스트해야 한다고 가정하고 있습니다. 확실히, PIM은 셀룰러 안테나 시스템에서 문제가 될 수 있으며 일부 테스트는 필요합니다. 지침에 따르면, PIM 문제는 초기 설치 시, 노후화된 후 또는 구형 안테나 시스템에 새로운 반송파를 추가하는 경우 가장 자주 나타납니다. PIM 테스트는 안테나 시스템이 여러 개의 고출력 RF 신호에 어떻게 대응하는지 알아내는 확실하고 유일한 방법입니다.

PIM 테스트는 거의 모든 주요 장비 제조업체에서 과거 10년 이상 수행한 가장 일반적인 테스트였습니다. 바로 얼마 전까지만 해도 현장 테스트는 일반적인 것이 아니었으며, 셀룰러 통신 기술의 발전에 따라 이러한 테스트가 가능해졌습니다.

예를 들어 Nokia 및 Alcatel-Lucent 등과 같은 OEM(주문자 생산 방식 업체)은 수년 간 고품질 툴로서 2 x 46dBm에서 PIM 테스트를 활용해왔습니다. 기지국 내에 설치되는 제품을 공급하는 모든 회사가 PIM 성능과 관련된 엄격한 성능 수치를 따라야 합니다.

반사식 또는 역방향 PIM 테스트

역방향 또는 반사식 PIM 테스트는 가장 일반적으로 사용되는 PIM 테스트 유형입니다. 이 테스트는 두 개의 신호를 안테나로 전송하고 동일한 테스트 포트를 사용하여 PIM을 포착 및 측정합니다. 현장용 PIM 테스터는 일반적으로 반사식 테스터입니다. 하지만 반사식 PIM 테스트 결과는 안테나 케이블의 전기적 길이에 영향을 받습니다(그림 10). 역파형을 추가하거나 취소할 수 있으므로 고정 주파수에서 수행된 역방향 PIM 테스트는 정확하지 않을 수 있습니다. 역방향 또는 반사식 PIM 테스트는 의도하지 않은 부분 오류 신호 취소를 피하기 위해 주파수 중 하나를 스윕하는 동안 수행할 수 있습니다. 다른 옵션은 결과가 어떻게 달라지는지 보기 위해 테스트 주파수 중 하나를 변경하는 것입니다. 기지국 및 기타 무선 트랜스미터는 일반적으로 역방향 PIM 테스트를 통해 테스트하는데, 순방향 PIM 테스터를 사용하는 것이 항상 실용적인 방법은 아니기 때문입니다.

Figure 10

그림 10. 반사식 PIM 테스터 블록 다이어그램

순방향 PIM 테스트

순방향 PIM 테스트는 DUT(테스트 대상 장치)의 출력에 대해 필터 네트워크를 사용하거나 무향실의 안테나 등과 같이 전달된 신호를 측정하는 외부 안테나를 사용하는 두 가지 방법으로 수행할 수 있습니다. 필터 네트워크를 사용하는 순방향 테스트에서는 간단하게 출력에 듀플렉서 또는 트리플렉서를 사용하여 낮은 단계의 PIM 신호에서 높은 수준의 신호를 분리합니다.

또한 간편하게 낮은 PIM 감쇠기와 커플러를 사용하여 메인 신호를 종단하기 전에 PIM 주파수를 추출합니다. 테스트 주파수 제거율이 높은 필터가 두 설정 유형에서 모두 필요합니다. 또한 모든 손실을 정확하게 고려해야 합니다. 부하 반사 테스트(라인상에 DUT 없음)는 테스트 시스템의 잔류 PIM 수준을 나타냅니다.

안테나를 사용한 순방향 PIM 테스트에는 테스트 중인 안테나 시스템을 통해 전송된 신호 측정이 포함됩니다. 여기에는 외부 수신 안테나와 스펙트럼 분석기가 필요합니다. 현실적인 이유로, 설치된 안테나 시스템은, 개별 시스템 부품은 테스트가 가능하다고 해도 순방향 PIM 테스트 방법으로는 거의 테스트되지 않습니다. 순방향 PIM 테스트를 사용할 수 있을 때 제어되는 환경에서 실시된 경우 거짓 취소는 불가능하며 테스트 신호를 스윕하지 않고 정확하게 테스트할 수 있습니다. 제거율이 높은 필터는 이런 유형의 테스트를 수행하여 필요한 특정 주파수를 측정할 때 필요합니다.

이런 유형의 테스트는 느슨한 플래싱 장치 또는 건축 시 주로 사용되는 금속 구조물 등 PIM을 일으키는 외부 소재를 찾을 때 매우 간편할 수 있습니다. 에어컨 덕트는 특히 문제가 많습니다. 마운트 장치는 거의 부식 방지 처리가 되어 있지 않습니다.

발생한 PIM 신호의 반사를 측정하는 것 인지를 확인하는 것 자체가 매우 어렵기 때문에 이 테스트는 매우 유익하지만 까다로울 수 있습니다.

Power 레벨

현재 셀 사이트 PIM 테스트에 사용할 PIM 테스트 출력 레벨을 정의할 수 있는 국제 표준은 없습니다. IEC62037이 가장 가까운 규격이지만 부품 제조업체가 장치의 선형성을 비교하는 데 사용할 수 있는 방법을 제공하기 위해 만든 규격입니다. 서로 다른 제조업체에서 제조한 장치를 비교하기 위한 일반적인 절차를 제공하기 위해 이 규격에서는 동적 스트레스가 부품에 가해져도 PIM 테스트를 2 x 20W를 사용하여 수행하도록 권장합니다.

진정한 현장 규격 없이 많은 사업자가 2 x 20W 테스트를 셀 사이트 테스트에도 채택해 왔습니다. 타워 탑 테스트의 경우, 사업자는 고출력 배터리 구동식 PIM 테스트 솔루션이 없기 때문에 2 x 4W 테스트 장비를 사용하도록 했습니다. 이러한 저출력 테스트는 문제 해결에는 유용하지만 사이트 성능을 인증할 수 있는 충분한 출력을 전달하지는 않습니다.

그 이유는 PIM 측정이 출력에 매우 민감하기 때문입니다. 이론상, 비선형 접합부에 의해 생성된 PIM은 테스트 출력에서 1dB 증가할 때마다 3dB 증가합니다. 실제로는 어떤 면에서 비선형 접합부의 일정하지 않은 특성으로 인해 PIM 레벨은 일반적으로 테스트 타워에서 1dB 증가할 때마다 2.2dB ~ 2.8dB 사이로 변화합니다. 이렇게 넓은 변화로 인해 한 출력 레벨의 알려진 PIM을 기반으로 다른 출력 레벨에서 발생할 PIM 규모를 정확하게 예측하기는 불가능합니다.

경우에 따라서는, 매우 작은 공기 틈새 또는 가볍게 접촉하는 금속 표면으로 인해 RF 필드가 임계 수준에 도달하면 마이크로 아킹이 발생할 수 있습니다. 이런 유형의 결함은 더 이상 전형적인 3.0 dB/dB 잡음 증가 규칙을 따르지 않습니다. 아킹이 시작되고 나면 출력에서 매우 작은 변화가 있더라도 잡음 레벨이 크게 증가할 수 있습니다. 비슷하게 DAS 설치 등의 저출력 애플리케이션에서, 2.2dB/dB에 가까운 경사도를 나타내는 PIM 결함은 실제 사용 조건에서는 기존 3dB/dB 규칙을 사용하여 20W 결과를 추정하여 예측한 것보다 훨씬 높은 간섭을 발생시킬 수 있습니다.

사업자가 사이트의 패시브 부품에서 발생한 실제 잡음 레벨에 대한 통찰력을 얻기 위해서는 해당 사이트에서 사용하는 실제 레벨과 유사한 출력 레벨에서 PIM 테스트를 실시해야 합니다. 대규모 사이트의 경우 이 레벨은 일반적으로 20 ~ 60W 범위이고 실내 DAS 시스템에서는 출력 레벨이 20W에서 최소 0.1W까지 범위일 수 있습니다. 적절한 테스트 파라미터를 결정하려면 사업자가 사용 중인 주파수 결합에서 가능한 IM 차수와 결합하여 시스템에서 경험하게 될 출력 레벨을 고려해야 합니다.

테스트 신호 스윕

일부 PIM 테스트터에서는 사용자가 두 가지 고정 주파수를 선택할 수 있습니다. 그 외 테스터에서는 스윕할 주파수 중 하나만 허용됩니다. 스윕된 PIM 측정은 첫 번째 전송 톤을 고정한 상태에서 시스템의 수신 대역에서 주파수 범위 전체에 걸쳐 "스윕"할 IM 성분의 원인이 되는 두 번째 전송 톤의 주파수를 변화시키면서 실시합니다.

PIM 측정은 테스트 중인 IM 주파수에서 한 라인에 대해 생성된 모든 PIM 신호의 벡터 합입니다. 여러 PIM 소스가 존재하는 경우, 개별 PIM 레벨이 실제로는 실패했을 때 합격된 결과를 나타내는 특정 테스트 주파수에서 위상을 벗어나도록 신호를 결합할 수 있습니다. 스윕된 PIM 테스트는 시스템의 실제 PIM 성능에 대한 보다 명확한 그림을 사용자에 제공하는 주파수 범위에 걸쳐 IM 주파수를 다르게 합니다.

스윕 주파수 PIM 테스트의 문제점은 셀 사이트에서 테스트를 수행하는 동안 모바일 가입자가 간섭 문제를 겪을 가능성이 높다는 것입니다. 고정 주파수 PIM 테스트에서는 IM 성분 주파수가 모바일 트래픽에 영향을 주지 않는 보호 주파수 대역에 포함되도록 F1 및 F2 테스트 주파수를 신중하게 선택할 수 있습니다.

진동

약간의 간격 등과 같은 기계적 문제나 부식으로 인해 PIM이 발생할 수 있으므로 물리적 진동이 PIM 레벨을 변경할 수 있습니다. 표준 기구는 바람에 의한 자연적인 진동과 온도 변화에 의한 변형을 테스트하기 위해 이를 모방한 테스트 방안을 마련했습니다. VSWR에 영향을 주는지 알아보기 위해 안테나 연결부를 두드려 보는 표준 관행은 오래된 것입니다. 연결부와 안테나를 두드리는 것은 간헐적인 PIM을 발견하는 데에는 도움이 됩니다.

과도하게 두드리지 않도록 하고 동축 케이블을 직접 두드리지 않도록 해야 합니다. 제일 좋은 방법은 맨손으로 문에 노크하는 것보다 심하게 두드리지 않으면 됩니다. 사이트의 모든 직원이 이 경험 법칙을 알고 있어야 합니다.

PIM 제한

허용 가능한 PIM 레벨은 일반적으로 사이트 또는 장비 소유자가 설정합니다. 이 수치는 자신들의 특정 대역 및 장비 시나리오를 기반으로 합니다. 10년 전에 설치된 안테나는 PIM 성능을 염두에 두고 제작된 것이 아닐 가능성이 크므로 매우 적은 수치를 측정하는 것이 좋습니다. 따라서 PIM 레벨을 - 80dBm/123dBc보다 높게 설정하는 것은 현실적이지 않습니다. 또한 네트워크를 설계했을 때 PIM 규격을 고려조차 하지 않았을 가능성이 큽니다.

새로운 안테나 및 관련 부품은 모두 장치와 함께 공장 테스트 결과가 제공되어야 합니다. 현장에서 수행한 모든 테스트는 이러한 수치와 밀접한 상관 관계가 있어야 합니다.

조달 과정에서 특정 테스트 파라미터와 테스트 출력을 포함한 PIM 요구 사항은 고객이 지정해야 합니다. 전혀 요청하지 않은 규격에 대해 보증을 요청할 수는 없습니다.

안테나 시스템에 대한 일반적인 PIM 지침은 2 x 20W PIM 테스터를 사용하고 –150dBc 및 –160dBc 사이입니다. 이는 기본적으로 최대 PIM 레벨인 –107dBm과 동일합니다. 새로운 안테나 시스템은 일반적으로 범위 하한에 있어야 하며, 구형 안테나 시스템은 이 범위의 상한 이상이어야 합니다.

시스템 레벨 사이트 PIM 테스트에서 세계적으로 사용되는 표준 수치는 합격 레벨 –97dBm/140dBc입니다. 이 수치를 현장에서 달성하기는 어렵지 않습니다. –95dBm/138dBc 영역을 통과한 후에는 PIM 수치가 일반적으로 크게 개선되고 –125dBm/168dBc로 측정되는 것이 일반적입니다. 이제 LTE 서비스 오버레이가 시작되면서 –97dBm/140dBc의 합격 레벨은 충분하지 않을 수 있습니다. 그러므로 일반적으로 PIM 테스트에서 –107 dBm/150 dBc 정도에 해당하는, 지정된 리시버 감도 레벨을 초과하는 것이 현명할 수 있습니다.

PIM 찾기

PIM 원인은 여러 가지 방법으로 찾을 수 있습니다. 일반적인 방법에서는 의심스러운 연결부 또는 부품을 두드리거나 조작하여 테스트하는 육안 검사 방법을 사용합니다. PIM 레벨이 이러한 조작의 영향을 받는다면 해당 부품에 변화가 있는 것입니다.

다른 방법은 문제가 사라질 때까지 부품을 교체하는 것입니다. 이 방법은 시간과 비용이 많이 들며 기술자가 PIM 테스트를 알지 못할 때 PIM 문제를 해결하는 표준적인 방법입니다.

2010년에 안리쓰는 사업자가 현장에서 PIM의 원인을 빠르게 찾아낼 수 있는 DTP(Distance-to-PIM) 기술을 발표했습니다. DTP(Distance-to-PIM)는 안리쓰가 1997년에 급전선에서 임피던스 불일치가 발생하는 위치를 파악하기 위해 Site Mastertrade에 도입한 DTF(Distance-to-Fault)와 비슷합니다. DTP는 안테나 외부는 물론 피드 시스템 내에서도 빠르고 정확하게 PIM 장애 위치를 파악합니다. 이 기능을 통해 PIM 원인을 파악하기 위한 추측을 줄이고 복구속도를 향상할 수 있습니다.

PIM 차단: 모범 사례

커넥터가 얼마나 적합한지, 어떻게 해야 최적으로 조립할 수 있는지 가장 잘 알고 있는 것은 제조업체이므로 가능하면 제조업체의 설치 교육 과정을 이용하는 것이 중요합니다.

정밀 RF 케이블 및 커넥터로 작업할 때 따라야 할 몇 가지 모범 사례가 있습니다. 커넥터를 깨끗하게 유지하고 뒤틀리지 않도록 하며 커넥터의 중앙 도체가 손상되지 않도록 해야 합니다.

검사

커넥터가 빠지면 물리적 손상을 검사해 보십시오. 중앙 커넥터가 느슨하지 않아야 하며 육안으로 보았을 때 찌그러지거나 긁힌 부분이 없어야 합니다. 돋보기가 이 검사에 도움이 될 수 있습니다. 모든 손상 또는 오염으로 인해 마이크로 아킹 또는 다이오드 효과가 발생할 수 있으며 이는 어느 정도 PIM의 원인이 됩니다. 또한 이 검사는 VSWR 문제의 원인을 파악하는 데도 도움이 됩니다.

청소

PIM을 최소화하려면 커넥터를 깨끗하게 유지합니다. 실험실 실습에서 차용한 이 절차는 커넥터가 의심스러울 때면 언제든지 유용합니다. 재조립 전에 커넥터를 청소하려면 면봉, 저압 공기 이소프로필알코올 및 이쑤시개가 필요합니다.

청소 절차는 다음과 같습니다.

  • 저압 압축 공기를 사용하여 부스러기들을 제거합니다.
    – 스프레이에 든 소량의 압축 공기를 이 용도로 사용할 수 있습니다.
    – 부스러기들은 차폐물, 절단 시 또는 커넥터 자체에서도 나올 수 있습니다.
    – 압축 공기로 제거되지 않는 작은 부스러기를 제거할 때는 이쑤시개가 유용합니다.
  • 이소프로필알코올을 묻힌 면봉 또는 “Q-Tips”를 사용하여 나머지 표면을 청소합니다.
    – 이소프로필알코올은 플라스틱 부품을 녹일 수 있으므로 작업에 필요한 만큼만 사용합니다.
  • 저압 공기를 재 사용하여 나머지 작은 입자들을 제거하고 표면을 건조시킵니다.

커넥터를 다시 조립할 때나 연결할 때는 비틀지 않도록 주의합니다. 커넥터를 비틀면 중앙 핀에 작은 손상이 가해져 정밀도가 떨어질 수 있습니다.

중앙 핀을 마음대로 비틀면 정밀 커넥터가 5회 부착/분리 사이클 내에 파손될 수 있습니다. 작은 손상으로도 굉장히 큰 VSWR 및 PIM이 발생할 수 있습니다.

납땜 용제가 과도하면 용제가 끈적해서 오염물질이 달라붙게 되므로 깨끗하게 제거해야 합니다. 이 작업 차례가 되면 PIM을 더 발생시킬 수도 있습니다.

토크(Torque)

커넥터는 적절한 값으로 조여야 합니다. 커넥터의 적절한 토크는 모두 필요하며 PIM을 최소화하는 데 도움이 됩니다. 낮은 토크는 중앙 커넥터에서 간격 및 PIM이 발생하게 됩니다. 높은 토크는 중앙 커넥터를 손상시키고 이로 인해 PIM이 발생하게 됩니다.

하지만 동일한 연결부를 여러 번 연결했다 분리해야 하는 경우 연결 사이클이 문제가 될 수 있습니다. 제조업체는 보증 가능한 연결 사이클 수를 지정합니다.

일부 장치는 몇 번의 완전한 토크 사이클을 넘어가면 처리가 불가능하므로 설치하기도 전에 장치가 기술적으로 "수명이 다하지" 않도록 각별한 주의를 기울여야 합니다. 안테나 패널의 커넥터가 좋은 예입니다. 몇몇 디자인에서는 커넥터 베이스가 섀시에서 느슨해지기 전에 2회 사이클 넘게 처리할 수 있는 것으로 보입니다. 대개는 이로 인해 안테나가 PIM 테스트에 실패하고 의심스러운 라인 스윕이 보이게 됩니다.

7/16 DIN 커넥터의 경우, 허용되는 값은 20피트 파운드이고 N 타입 커넥터의 경우는 12인치 파운드가 일반적입니다. 일부 제조업체는 약간 낮게 값을 지정할 수 있습니다. 그런 경우, 제조업체의 값을 사용하십시오. 권장 사례는 커넥터를 조이는 경우 적절한 토크 렌치를 사용하는 것입니다(그림 11).

토크 규격은 상황에 따라 약간씩 다를 수 있으므로 각 제조업체에서 확인해야 합니다.

Figure 12

그림 11: 개방형 토크 렌치

요약

선형성을 잃게 되면 셀룰러 시스템의 수신 감도가 제한될 수 있습니다. 따라서 시스템의 안정성, 데이터 전송 속도, 용량, 커버리지, 투자 수익도 제한됩니다. PIM 테스트는 선형성 및 구성 품질에 대한 뛰어난 지표입니다.

PIM은 비선형 장치에서 혼합된 둘 이상의 강한 RF 신호에서 발생합니다. 이러한 비선형 장치 또는 접합부는 커넥터가 적절히 조여지지 않았거나 손상되었거나 부식된 경우 또는 안테나가 손상된 경우에 발생합니다. PIM의 원인을 찾을 때는 마운트 장치 및 볼트 등과 같은 녹슨 부품도 의심해볼 수 있습니다.

많은 일반 주파수 결합으로 셀의 수신 대역에서 PIM이 발생할 수 있습니다. 셀의 수신 대역 내 신호는 수신 잡음층을 증가시키고 비트 오류율을 증가시키며 셀룰러 통신의 수신 영역을 축소하게 됩니다. PIM을 피하는 것은 잠재적인 PIM 성분들을 수신 대역 밖으로 배치하는 주파수 할당부터 시작됩니다. 하지만 용량, 새로운 서비스, 노화된 인프라가 증가하면서 모든 것이 이 전략에 반대되고 있으므로 PIM 테스트가 매일 더욱 더 중요해지고 있습니다. 서비스에 영향을 주는 대부분의 현장 PIM 문제는 계산된 주파수 자체가 아니라 내부적으로 발생한 간섭의 측대파에서 파생됩니다.

PIM을 낮게 유지하기 위해서는 커넥터의 적절한 관리와 유지보수가 반드시 필요합니다. 탁월한 성능을 위해 검사와 청소는 매우 중요합니다. 적절한 토크 역시 중요한데, 이렇게 해야 중앙 커넥터가 손상되지 않기 때문입니다.

PIM 테스트는 셀룰러 시스템이 노후화되고 반송파 수가 증가하면서 더욱 중요해지고 있습니다. 셀룰러 시스템 부하가 낮았을 때는 그렇게 중요하지 않았던 테스트가 현대의 셀룰러 시스템을 유지 관리하기 위해 중요한 부분이 되고 있습니다.

PIM을 염두에 두고 구축된 셀 사이트는 시간이 지나면서 비용이 덜 들게 됩니다. 이런 사이트는 PIM 테스트가 실시되지 않은 유사한 사이트에 비해 훨씬 결함 없는 성능을 제공합니다.

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PIM Master™ MW82119B

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