高周波PCBにおけるPIM（パッシブ相互変調）テストの重要性

1.定義と生成メカニズム

PIMとは、受動部品（コネクタ、アンテナ、PCBトレースなど）において、2つ以上の信号が相互作用する際に、非線形特性によって追加の周波数成分が生成される現象を指します。これらの非線形性は、材料欠陥（銅箔の粗さなど）、接触不良、酸化、機械的ストレスなどによって発生する可能性があります。高周波PCBでは、高い信号電力と高密度の周波数帯域によってPIMによる干渉（例えば、3次相互変調）が増幅され、通信品質が低下する可能性があります。

2.高周波PCBにおけるPIMの影響

• 信号品質の低下PIM は帯域内ノイズを発生させ、減衰/反射を増加させ、SNR を低下させ、高速データ伝送を不安定にします。

• システムパフォーマンスの低下5G およびレーダー システムでは、PIM により受信機の感度が低下したり、ビット エラー レートが増加したり、通話が切断されたりする可能性があります。

• マルチシステム干渉共有周波数インフラストラクチャでは、PIM によって生成されたスプリアス信号が他のシステムを妨害し、ネットワーク容量を低下させる可能性があります。

3.PIMテストの重要な役割

• 欠陥特定とプロセス最適化テストにより、材料の不均一性 (粗い銅など) または設計上の欠陥による非線形の問題が特定され、積層の配置と材料の選択の改善につながります。

• 材料評価: テストでは、基板 (例: Rogers RO4000 シリーズ) の誘電特性を検証し、PIM パフォーマンスが低いことを確認します。

• 設計検証: テストでは、レイアウトによる干渉を防ぐために、重要なパス (差動ペア、アンテナ フィードなど) のインピーダンス整合と EMC を検証します。

4.試験方法と基準

• 構成: 逆方向試験機能を備えたデュアル周波数入力（例：20W）により、相互変調積を検出します。Rogersは、再現性を確保するために、標準化された50Ω伝送線路と低PIMコネクタを使用しています。

• 主要な指標: 信頼性を確保するために、マルチサンプルの平均化を行い、通常 -150 dBc 未満 (携帯電話基地局など) の 3 次相互変調 (IM3) レベルに焦点を当てます。

• 業界標準: 自動化された機器（スペクトル/ネットワーク アナライザー）によってサポートされる、IEC 規格および内部プロトコル（例: Rogers の PIM テスト）に準拠しています。

5.経済的および信頼性のメリット

• コスト管理早期のテストにより、生産後のやり直しが削減され、コミュニケーションの失敗による顧客からのクレームを回避できます。

• 長期的な信頼性: テストでは、過酷な条件 (熱サイクル、湿度など) 下での PCB の安定性を検証します。