Pour qu'un système de communications mobiles offre les meilleures performances possibles, et donc la meilleure qualité d'expérience (QoE) avec une couverture et une vitesse de transmission de données optimales, il faut prendre en compte 3 facteurs importants qui ont un impact significatif sur les performances du système :
· Intermodulation passive (PIM)
· Isolation
· Perte de retour

Les composants passifs de SPINNER sont conçus pour atténuer les interférences et offrent ainsi au système :

                     un faible taux d'intermodulation passive (PIM), une isolation élevée et un faible ROS.

INTERMODULATION PASSIVE

· Les oxydes métalliques, les zones de contact et les matériaux ferromagnétiques présentent des propriétés non linéaires.
· L'effet PIM se manifeste systématiquement lorsqu'au moins deux fréquences différentes sont transmises par un composant passif, tel qu'un connecteur ou un câble coaxial. La non-linéarité du composant peut engendrer un signal de distorsion dans la bande de fréquences d'un signal utile (la bande de réception est encore plus critique).
· Les effets non linéaires peuvent être causés par une conception défectueuse, des imprécisions de fabrication, des matériaux défectueux, des finitions de surface imparfaites, voire des impuretés dans les matériaux ou des défaillances du processus d'assemblage.
· Les produits de distorsion les plus importants sont les produits d'intermodulation du troisième ordre, communément appelés IM3.


L'IM3 est exprimé en dBc (dB par rapport à la porteuse) : avec deux porteuses de 20 W (ou, de manière équivalente, 43 dBm).
Les niveaux d'IM3 optimaux doivent être ≤ -160 dBc
. Fréquences d'IM3 :

• Dès les débuts des communications mobiles, SPINNER avait déjà alerté sur l'effet PIM.
• SPINNER consacre d'importants efforts et ressources au développement de produits à faible PIM et à la réalisation de mesures en usine.
Conception + matériaux + fabrication = produit à faible PIM
. • La norme IEC 62037-1 recommande que les systèmes de mesure du PIM soient au moins 10 dB plus performants que la valeur PIM du composant testé (DUT).
La mesure d'une antenne spécifiée avec un IM3 < -150 dBc sous une puissance de 2 x 20 W nécessite un banc d'essai dont tous les composants présentent une IM3 supérieure à -160 dBc.
• Des mesures précises du PIM requièrent un système de mesure complet et professionnel.

MESURE DE L'INTERMODULATION PASSIVE

De quelle plage de mesure parle-t-on ? Autrement dit, dans quelle mesure la distorsion PIM affecte-t-elle l’efficacité globale de notre système de communication ?
Pour vous donner une idée de cette plage, prenons l’analogie entre une distance de seulement 10 µm et la distance entre le Soleil et la Terre. Ce rapport serait de -162 dB, ce qui correspond à une bonne valeur PIM.

Si nous faisons la même chose avec une paire de signaux de 20 W et que nous voulons obtenir un PIM de -162 dBc, quelle devrait être la puissance de IM3 ?

Il s'agit d'un signal très faible (1,26 femtowatts) afin d'éviter les problèmes d'intermodulation passive. Dès que la puissance du signal IM3 dépassera cette valeur, des problèmes apparaîtront et l'efficacité de notre système de communication mobile sera réduite.

ISOLEMENT

• L’isolation est définie comme l’interférence (diaphonie) entre deux signaux de canal.
• L’isolation interbande se produit entre différentes bandes de fréquences (comme la 5G 700 et la LTE 800).

• L'isolation intrabande se produit entre les signaux de différents opérateurs dans la même bande

Le niveau d'isolation obtenu dépend de la qualité du composant utilisé :
les bons coupleurs offrent une isolation jusqu'à 30 dB ;
les bons combineurs, jusqu'à 50 dB.

« Plus l'isolation est importante, meilleur est le rendement global du système. »

PERTE DE ROS

Lorsqu'un signal est appliqué à un composant passif, une partie de ce signal le traverse (transmission), une autre est absorbée par le composant (perte de transmission) et une troisième est réfléchie vers la source. La puissance réfléchie est appelée perte de retour ou TOS (taux d'ondes stationnaires).
La formule reliant la perte de retour au TOS est la suivante :

Cette réflexion se produit à chaque désadaptation d'impédance entre composants ou au sein d'un même composant.
Le TOS optimal est de 1,0, ce qui signifie qu'aucun signal n'est réfléchi et que 100 % du signal est transmis.

RELATION ENTRE LE ROS (TOS) ET L'ISOLEMENT

· Cas 1 : En connectant un composant à faible réflexion (ROS = 1,1) à un coupleur exceptionnel, l'isolation peut atteindre 30 dB.
· Cas 2 : En connectant un composant à forte réflexion (ROS = 1,3) au même coupleur, l'isolation peut chuter à 23 dB.
· Cas 3 : En connectant un composant à faible réflexion (ROS = 1,1) à un coupleur de moindre qualité, l'isolation peut également atteindre 23 dB.
En résumé, le rendement global du système est affecté par les performances de son composant le moins performant.

Des réflexions se produisent dans chaque composant discret de l'ensemble du réseau de distribution. Plus on se rapproche de la source, plus la réflexion est importante, réduisant ainsi le rapport signal sur bruit (SINR) global du système.

Pour des performances réseau optimales, une isolation performante est essentielle.

Pour le déploiement de systèmes d'antennes distribuées passives (DAS) assurant la couverture intérieure de tous types d'infrastructures, nous recommandons nos systèmes de combinaison multibandes et multiopérateurs. Intégrés et testés en usine, ces systèmes offrent le meilleur niveau d'isolation du marché et garantissent des performances réseau optimales par rapport à l'utilisation de plusieurs composants discrets.
Exemple de combineur SPINNER pour 3 opérateurs et 4 bandes chacun :
isolation interbande de 30 dB (entre les différentes bandes d'un même opérateur)
et isolation intrabande de 50 dB (au sein d'une même bande entre les 3 opérateurs).

Exemple de système de combinaison 12x3 pour 3 opérateurs et 4 bandes chacun jusqu'à LTE
: Système de combinaison 12:3 700-900/1800/2100/2600 MHz 4.3-10 femelle - BN : 572660 - Catalogue de produits SPINNER GmbH.

Exemple de système de combinaison 15x3 pour 3 opérateurs et 5 bandes chacun jusqu'à la 5G (bande 3600 MHz) :
Système de combinaison 15:3 700-900/1800/2100/2600/3800 MHz 4.3-10 femelle - BN : 570297 - Catalogue de produits SPINNER GmbH

Le réseau bénéficie ainsi du meilleur TOS possible pour chaque composant,


ce qui garantit une isolation optimale de l'ensemble du système. Installer un coupleur de haute qualité est inutile si l'on utilise des composants coaxiaux et des cordons de brassage présentant une faible perte de retour, car, comme nous l'avons vu, cela réduit l'isolation et l'efficacité globales du système.

Conclusion : PERFORMANCE GLOBALE DU SYSTÈME.

Le rapport signal sur interférence plus bruit (SINR) est couramment utilisé dans les systèmes de communication mobile pour mesurer la qualité du signal.
Le SINR est une valeur qui fournit une limite supérieure théorique à la capacité du canal (ou au débit de transfert de données) d'un système de communication mobile.

Exemple : Rx = -90 dBm ; bruit de réception = -110 dBm => SINR = 20 dB
. Le tableau suivant illustre la réduction de l'efficacité (capacité du système) lorsque l'on prend comme référence une valeur de SINR de 20 dB pour une efficacité système de 100 %.

Plus le SINR est élevé,
plus notre réseau est efficace.
La capacité par utilisateur est alors plus importante, et
le nombre d'utilisateurs pris en charge est plus élevé.
Le diagramme suivant illustre comment la capacité du réseau varie en fonction de la diminution du SINR : moins de terminaux peuvent être connectés tout en conservant la même capacité réseau.

Chez SPINNER, nous sommes experts depuis plus de 75 ans dans la fabrication de composants de très haute qualité pour optimiser l'efficacité de votre réseau de communication mobile, notamment les connecteurs NEX10® nouvelle génération (connecteurs, adaptateurs, cordons coaxiaux et kits d'étalonnage pour analyseurs de réseaux vectoriels).
Composants RF - Catalogue de produits SPINNER GmbH

Auteur : Alejandro Fernández Gálvez, ingénieur en télécommunications senior de l'Université polytechnique de Madrid (UPM) – directeur des ventes Espagne et Portugal chez SPINNER.