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Cómo minimizar problemas de PIM en antenas 5G

Jyoti Ojha, Principal Structural Engineer – CommScope

A medida que los operadores inalámbricos aumentan la capacidad de la red con 5G y otras tecnologías, deben seguir administrando altas tasas de tráfico de datos, gran parte del cual actualmente puede atribuirse al aumento de dispositivos, sensores y sistemas conectados que se están desplegando en todas las empresas.

Dar soporte a este aumento de datos en la empresa se ha convertido en algo especialmente problemático en las zonas de alta densidad urbana. A medida que las ciudades y los suburbios se congestionan, la disponibilidad de emplazamientos celulares adecuados para antenas y otros equipos de radiofrecuencia es cada vez más escasa, por lo que cada vez se despliegan más sitios celulares en los techos.

Los diseños de las estructuras en azoteas suelen incluir antenas montadas cerca del borde del tejado para garantizar una cobertura adecuada. Sin embargo, en muchos casos, los reglamentos de zonificación o las restricciones de los edificios obligan a los diseñadores de redes a situar las antenas lejos de los bordes del edificio. En este caso, las antenas pueden enfrentarse a estructuras metálicas que crean un problema de intermodulación pasiva (PIM).

¿Cómo minimizar el PIM?

El PIM es similar a la intermodulación activa, pero se produce en los dispositivos pasivos. Se crea cuando dos o más señales en un dispositivo pasivo no lineal se combinan para formar nuevas frecuencias perturbadoras. Si las nuevas señales caen en la banda de enlace ascendente de un operador, pueden elevar el nivel de ruido y degradar el rendimiento del sistema. Las consecuencias del PIM son, entre otras, un bajo rendimiento, la caída de llamadas y un mayor consumo de energía. La gravedad de los efectos depende de la distancia de la antena a la que se encuentra la fuente de PIM. Cuanto más cerca esté la fuente, más graves serán los efectos. 

El PIM de campo cercano se genera en objetos no lineales situados normalmente en la proximidad de la parte delantera y trasera de las antenas. Entre ellos se encuentran:

  • Piezas metálicas sueltas, como virutas de metal, tuercas, tornillos y arandelas
  • Clips metálicos de montaje de cables
  • Conexiones de la barra de tierra
  • Soportes de antena

Al mismo tiempo, el PIM de campo cercano también puede ser generado por el estado físico de estos objetos no lineales. Por ejemplo, el óxido y la corrosión o la baja presión de contacto en las uniones metal-metal.

Las prácticas habituales para minimizar el PIM de campo cercano incluyen:

  • Retirar del lugar los herrajes fijados que no sean necesarios
  • Retirar los herrajes sueltos y los restos metálicos de la zona
  • Reducir al mínimo las uniones entre metales utilizando componentes no metálicos
  • Ubicando las antenas lejos de las estructuras de los tejados, como los equipos de tratamiento de aire y las rejillas de ventilación.
  • Mantener y sustituir cualquier componente corroído: pernos, tuercas, tapajuntas del techo, etc.

Consideraciones de diseño para minimizar el PIM

El PIM externo puede mitigarse durante la fase de diseño y construcción no sólo creando una «zona sin metal», sino también teniendo el espacio adecuado entre cada antena afectada. Se han hecho estudios que demuestran que las antenas más anchas de 12 pulgadas siguen necesitando un espacio mínimo de 24 pulgadas en la parte trasera, por lo que un reposicionamiento de la antena a otra antena despeja la trayectoria y reduce la intermodulación.

Uno de los problemas para los ingenieros estructurales es garantizar a los propietarios de los edificios de la azotea que el tejado puede soportar las cargas adicionales impuestas por estas estructuras montadas en el tejado. Encontrar opciones de montaje de antena adecuadas, como marcos de montaje de antena de alta excentricidad, junto con una mayor anchura de cara para satisfacer los requisitos de separación de la antena, puede ser un reto y por eso, una opción confiable está en las soluciones de alta capacidad para techos diseñados por CommScope, y que son especiales para soportar una mayor carga y una menor EPA a comparación de los bastidores para tejados tradicionales.

En 2022 ya se ha observado una tendencia progresiva a complementar los sitios celulares urbanos independientes a nivel de calle con la construcción de más sitios en azoteas. Ahora, más que nunca, los problemas de PIM se están convirtiendo en una realidad. El reconocimiento de este problema ha ido creciendo a medida que el número de dispositivos activos y pasivos, RF y no RF, aumenta constantemente. De cara al futuro, el sector de la telefonía móvil se enfrenta al reto colectivo de desarrollar y aplicar soluciones innovadoras que ayuden a acomodar el paso a las azoteas atestadas, minimizando al mismo tiempo los riesgos de PIM.

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