Um bei einem Mobilkommunikationssystem die bestmögliche Leistung zu erzielen und dem Benutzer somit die beste Nutzererfahrung (QoE) mit höchster Netzabdeckung und Datenübertragungsgeschwindigkeit zu bieten, müssen drei wichtige Faktoren berücksichtigt werden, die die Systemleistung maßgeblich beeinflussen:
· Passive Intermodulation (PIM)
· Isolation
· Rückflussdämpfung

Die passiven Komponenten von SPINNER sind so konzipiert, dass sie Interferenzen minimieren und dem System dadurch folgende Eigenschaften verleihen:

                     geringe Interferenzmaximierung (PIM), hohe Isolation und niedriges Stehwellenverhältnis (VSWR).

Passive Intermodulation (PIM

) · Metalloxide, Kontaktflächen und ferromagnetische Materialien weisen nichtlineare Eigenschaften auf.
· Der PIM-Effekt tritt immer dann auf, wenn mindestens zwei unterschiedliche Frequenzen von einem passiven Bauteil, wie z. B. einem Stecker oder Koaxialkabel, übertragen werden. Die Nichtlinearität des Bauteils kann zu Verzerrungen im Frequenzbereich des Nutzsignals führen (besonders kritisch ist der Empfangsbereich).
· Nichtlineare Effekte können durch Konstruktionsmängel, Fertigungsungenauigkeiten, Materialfehler, mangelhafte Oberflächenbearbeitung und sogar durch Verunreinigungen in den Materialien oder Fehler im Montageprozess verursacht werden.
· Die wichtigsten Verzerrungsprodukte sind die Intermodulationsprodukte dritter Ordnung, üblicherweise IM3 genannt.


IM3 wird in dBc (dB relativ zum Träger) angegeben: bei Verwendung zweier 20-W-Träger (oder äquivalent 43 dBm).
Optimale IM3-Pegel sollten ≤ -160 dBc betragen
. IM3-Frequenzen:

• SPINNER warnte bereits in den Anfängen der Mobilkommunikation vor dem PIM-Effekt.
• SPINNER investiert erhebliche Anstrengungen und Ressourcen in die Entwicklung von Produkten mit geringem PIM-Wert und führt Werksmessungen durch.
Design + Materialien + Fertigung = Produkt mit geringem PIM-Wert
. • Die Norm IEC 62037-1 empfiehlt, dass PIM-Messsysteme mindestens 10 dB besser sein sollten als der PIM-Wert des Prüflings (DUT).
Die Messung einer Antenne mit einem IM3-Wert < -150 dBc und einer Leistung von 2 x 20 W erfordert einen Testaufbau, bei dem alle Komponenten einen Wert von besser als -160 dBc aufweisen.
• Genaue PIM-Messungen erfordern ein professionelles, durchgängiges Messsystem.

MESSUNG DER PASSIVEN INTERMODULATION

In welchem ​​Messbereich arbeiten wir? Oder anders gefragt: In welchem ​​Bereich beeinflusst die PIM-Verzerrung die Gesamteffizienz unseres Kommunikationssystems?
Um Ihnen eine Vorstellung vom Umfang zu geben, ziehe ich eine Analogie zwischen einer Entfernung von nur 10 μm und der Entfernung zwischen Sonne und Erde. Das Verhältnis läge bei -162 dB, was einem guten PIM-Wert entspricht.

Wenn wir das Gleiche mit zwei 20-W-Signalen machen und einen PIM-Wert von -162 dBc erreichen wollen, welche Leistung müsste IM3 haben?

Wir sprechen hier von einem sehr niedrigen Signal (1,26 Femtowatt), um passive Intermodulationsprobleme zu vermeiden. Sobald die IM3-Signalleistung diesen Wert überschreitet, treten Probleme auf, und die Effizienz unseres Mobilkommunikationssystems sinkt.

ISOLIERUNG

• Isolation bezeichnet die Interferenz (Übersprechen) zwischen zwei Kanalsignalen.
• Interband-Isolation tritt zwischen verschiedenen Frequenzbändern auf (z. B. 5G 700 und LTE 800).

• Eine Intraband-Isolation tritt zwischen verschiedenen Bedienersignalen im selben Frequenzband auf

Der erreichte Isolationsgrad hängt von der Qualität der verwendeten Komponente ab:
Gute Koppler erreichen eine Isolation von bis zu 30 dB,
gute Kombinierer bis zu 50 dB.

„Je höher die Isolation, desto besser der Gesamtwirkungsgrad des Systems.“

VSWR-Verlust

Wird ein Signal an ein passives Bauelement angelegt, durchdringt ein Teil des Signals das Bauelement (Transmission), ein anderer Teil wird absorbiert (Transmissionsverlust) und ein dritter Teil wird zur Quelle zurückreflektiert. Die reflektierte Leistung wird als Rückflussdämpfung oder VSWR (Stehwellenverhältnis) bezeichnet.
Die Formel, die die Rückflussdämpfung mit dem VSWR in Beziehung setzt, lautet wie folgt:

Diese Reflexion tritt bei jeder Fehlanpassung zwischen Bauteilen oder innerhalb desselben Bauteils aufgrund unterschiedlicher Impedanzen auf.
Das optimale Stehwellenverhältnis (VSWR) beträgt 1,0, was bedeutet, dass nichts reflektiert wird und 100 % des Signals übertragen werden.

Zusammenhang zwischen Rückflussdämpfung (VSWR) und Isolation

· Fall 1: Wird eine Komponente mit geringer Reflexion (VSWR = 1,1) an einen optimalen Koppler angeschlossen, kann die Isolation bis zu 30 dB betragen.
· Fall 2: Wird eine Komponente mit hoher Reflexion (VSWR = 1,3) an denselben Koppler angeschlossen, kann die Isolation auf 23 dB sinken.
· Fall 3: Wird hingegen eine Komponente mit geringer Reflexion (VSWR = 1,1) an einen schlechteren Koppler angeschlossen, kann die Isolation ebenfalls 23 dB betragen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Gesamteffizienz des Systems von der Leistung der Komponente mit der schlechtesten Dämpfung abhängt.

In jeder einzelnen Komponente des gesamten Verteilungsnetzes treten Reflexionen auf. Je näher die Reflexion an der Quelle liegt, desto stärker ist sie und desto geringer ist das SINR des Gesamtsystems.

Gute Netzwerkleistung beginnt mit guter Isolation.

Für den Einsatz passiver verteilter Antennensysteme (DAS) zur Indoor-Abdeckung für alle Arten von Infrastrukturen empfehlen wir unsere Multiband-Multioperator-Kombinationssysteme. Diese Systeme sind integriert und werkseitig geprüft und bieten die beste Isolation auf dem Markt. Dadurch wird im Vergleich zur Verwendung mehrerer diskreter Komponenten eine optimale Netzwerkleistung gewährleistet.
Beispiel eines SPINNER-Combiners für 3 Betreiber und jeweils 4 Bänder:
· 30 dB Interband-Isolation (zwischen verschiedenen Bändern desselben Betreibers)
· 50 dB Intraband-Isolation (innerhalb desselben Bandes zwischen den 3 Betreibern)

Beispiel eines 12x3-Kombinationssystems für 3 Betreiber und jeweils 4 Frequenzbänder bis LTE
: 12:3-Kombinationssystem 700–900/1800/2100/2600 MHz, 4,3-10 Buchse – BN: 572660 – Produktfinder SPINNER GmbH.

Beispiel eines 15x3-Kombinationssystems für 3 Betreiber und jeweils 5 Frequenzbänder bis 5G (3600-MHz-Band):
15:3-Kombinationssystem 700–900/1800/2100/2600/3800 MHz, 4,3-10 Buchse – BN: 570297 – Produktfinder SPINNER GmbH

Und es wird weiterhin für das bestmögliche VSWR jeder Komponente im gesamten Netzwerk gesorgt,


was eine hohe Isolation des Gesamtsystems zur Folge hat. Es macht keinen Sinn, einen hochwertigen Combiner zu installieren, wenn wir im gesamten Netzwerk Koaxialkomponenten und Jumper mit geringer Rückflussdämpfung einsetzen, da dies, wie wir gesehen haben, die Gesamtisolation und Effizienz des Systems verringert.

Fazit: GESAMTE SYSTEMLEISTUNG

Das Signal-Interferenz-plus-Rausch-Verhältnis (SINR) wird häufig in Mobilkommunikationssystemen zur Messung der Signalqualität verwendet.
Der SINR-Wert dient als theoretische Obergrenze für die Kanalkapazität (bzw. Datenübertragungsrate) in einem Mobilkommunikationssystem.

Beispiel: Empfangssignal (Rx) = -90 dBm; Empfangsrauschen (Rx) = -110 dBm => SINR = 20 dB
. Die folgende Tabelle zeigt die Reduzierung der Effizienz (Systemkapazität), wenn der SINR-Wert von 20 dB als Referenzwert für 100 % Systemeffizienz festgelegt wird.

Je höher der SINR-Wert,
desto effizienter ist unser Netzwerk.
Die Kapazität pro Nutzer und
die Anzahl der unterstützten Nutzer steigen.
Das folgende Diagramm veranschaulicht, wie sich die Netzwerkkapazität mit sinkendem SINR-Wert verändert. Das bedeutet, dass bei gleicher Netzwerkkapazität weniger Endgeräte angeschlossen werden können.

Bei SPINNER fertigen wir seit über 75 Jahren hochwertige Komponenten für maximale Effizienz Ihres Mobilfunknetzes, darunter die NEX10®-Steckverbinder der nächsten Generation (Steckverbinder, Adapter, Koaxialkabel und Kalibrierkits für VNAs).
HF-Komponenten – Produktfinder SPINNER GmbH

Autor: Alejandro Fernández Gálvez, Senior Telecommunications Engineer der Polytechnischen Universität Madrid (UPM) – Vertriebsleiter Spanien & Portugal bei SPINNER.