在DSF1系统上行链路的设计过程中,各种加工、设计问题均可能造成无源交调(PIM)噪声的产生,严重时会造成系统指标下降,甚至不能够正常工作。PIM噪声的抑制是系统电磁兼容设计的重要内容之一。

在微波部件连接端面处微小的弧形形变和金属连接层的氧化是产生PIM噪声的2个主要原因。在设备的设计、制造和装配过程中,选用的材料、设计的工艺须重视上述因素。如果在特殊情况下连接形变不可避免,则要考虑将相关的部件与微波强电场做屏蔽隔离。

上行大功率波导的散热

大功率信号在微波传输线中进行传输的时候,极小的插入损耗也会产生大量的热。在10kW功率的传输中,0.05dB损耗的产热功率为144.4W,从而造成部件温度的变化,如果波导连接法兰两边为不同的金属材料,并且材料的热特性不同,就会在热的作用下产生温度差。试验表明,3℃以内的温差即会造成微小的裂缝,虽然人的肉眼无法分辩,但是却足以引发PIM噪声了。所以上行大功率传输时,必须保证器件的良好散热,将部件间的温差控制在3℃以内。

微波部件的制造原则

易产生PIM噪声的RF组件应尽可能用一块金属制造,如采用机械加工或电铸技术。不应使用调整螺钉或其他的金属-金属的接触,应采用光壁销钉取代传统螺纹调整螺钉,以避免在RF场中出现很多螺丝的锋利边缘。对于波导滤波器和其他复杂的波导元件,不能用整块金属材料加工的,可沿波导H面分成两块分别加工成型。

设计波导和馈源组件安装框架时,必须检查并确保有足够的法兰硬件安装通道,这样才能保证系统安装时提供正确的力矩。

波导组件要用无氧高传导率铜(OFHC)材料制造,不应使用其他金属材料。

对于馈源等大型部件来说,要充分考虑重力变形引起的形变。馈源验收时,要采用和工作时同样的姿态放置,并且加大功率进行试验,观察是否产生PIM噪声,馈源输出信号没有PIM噪声,才算合格。

WR137波导的制造

WR137波导应选用高导电率且不易氧化的铜材料来制造,波导法兰装配材料选用黄铜,在法兰表面不能涂覆电阻性或者别的绝缘材料,如化学薄膜、油漆等。波导与法兰装配时采用熔炉铜焊,焊接处的熔点必须要高于安全温度。

如果在波导法兰连接面上发生氧化,就会形成“金属-氧化层-金属”的二极管结构,从而在强电场的作用下发生非线性效应,产生各种交调成分,如果这些频谱落入接收机带内,就会严重影响系统正常工作。

强电场中的屏蔽与装配技术

在微波大功率传输通道上(波导内部和开放辐射场中),各种微波部件的装配工艺必须十分考究。

在波导开关等部件的轴承中,要用导电脂进行润滑。波导连接时,各个方向力矩要均匀,确保波导无缝连接。在主面、副面装调阶段,应尽量避免金属凹凸以及带状导体暴露于强磁场中。BWG屏蔽筒装配采用焊接技术,且有足够的强度,防止一段时间之后变形弯曲。

总之,在大功率射频辐射场或者由于电波衍射而被射频场覆盖的空域内,应避免金属设备的不连续性。BWG支杆、传感器安装及其布线、操作平台或者梯子的装配等都要符合规范。