无源器件互调的产生与解决措施
无源互调失真测量与分析
1、无源互调产生的原因
射频器件产生无源互调(PIM)的主要原因有： 1、在射频路径上有劣质的机械接头、接点或 安装松动等。 2、在射频元件的制造中使用了某种程度的磁 滞材料(例如不锈钢等)。 3、在射频路径的接触内表面或接头处有异质 污染物，如残留的焊剂或材料加工的颗粒。 在综合的基站内，大功率放大器和接收机 滤波器之间的任何无源器件都会产生一定的无 源互调电平。基站天线塔的安装环境也会产生 PIM，例如天线附近有金属物体的直接反射波 束传送到天线。
五、分析仪的噪声电平和 残余互调电平
1、分析仪的噪声电平
噪声电平是在PORT 1和PORT 2接50Ω 负载和射频源信号关闭时，互调分析 仪测量出的噪声信号电平平均值。
该噪声电平是接收机的高增益放大器 耦合噪声，包括本地振荡器相位噪声、 ( kTBF )接收机前置放大器的随机噪声 门限和发射机噪声等合成产生。
扫频后落入接收频带的IM频率
二次扫频测量曲线
扫频时改变测量功率电平
测量三阶互调时，PIM分析仪输出的功 率电平为： 2 Carrier 1 + 1 Carrier 2 若二个载波电平同时都增加1 dB，则理论 上PIM电平：IM3增加3 dB ( 2 1 + 1 1 )； IM5增加7dB ( 4 1 + 3 1 )，但在实际测 量中比较罕见这样的增仪的频谱测量模式能显示 落入分析仪测量频带内的IM产物。 例如，落入测量频段内的IM3(三阶互调 产物)、IM5和IM7这三个IM产物能同时被 显示并读得测量值。 可观察分析它们的相互关系，还可用手 动方式分别调谐无源互调分析仪的频率和 功率来观察它们相互间的变化关系。
2、无源互调传输和反射方向
射频电缆组件无源互调的产生与消除分析
独 立于接收机随机底噪 的接收机减敏现 象。
如 图二 ）。从 图二可 明显 地看出 ，正半周 的幅度 大 三 阶 互调 是指 当两个信 号 在一 个线 性 系统 中 ，由于 化的 （ 非线性 因素存在使一个信 号的二次谐波 与另一个信号 的基 于负半周 的幅度 ，该波形 的特 性与原有信号相 比已发 生了 波产生 差拍 （ 混频 ） 后所 产生的寄生信 号。 由于一个信 号 质的变化 ，它是由原来 的基波 和相应 的谐波叠加而成 ，这
关键词 ： 无源互调
电缆组件 影 响因素 动态研究
Ｄｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ １ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ３ － ５ １ ３ ７ ． ２ ０ １ ４ ． １ ２ ． ０ １ ３
１ ． 引 言
是二次谐 波 （ 二阶信号 ），另一个信号是基波信 号 （ 一阶
随着 移动 通信 的飞 速 发展 ，对接 收 系统 的灵 敏度 要 信号 ），他们俩 的合称 为三阶信号。又 因为是这 两个 信号
ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｍｏ ｄ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ／Ｐ Ｉ Ｍ） ，结果使 有效 传输信号发生 畸变 ， 产生 噪声和杂波 ，影 响信 号传输速率 。本文分析 了射频电
３ ． 无源互调产生的原因
在 环球 移动 通信 （ ＧＳ Ｍ ）、数据 通信 系统 （Ｄ ＣＳ ）
缆组件 无源 互调产生 的原因及预 防措施 ，对射频 电缆组件 １ ８ ０ ０、个人 通信服务 系统 （Ｐ ＣＳ）１ ９ ０ ０ 和传呼 台等蜂 窝 ／ １ ６（Ｌ ２ ９）、Ｎ、 设计 、制造 以及通信 系统中选用提供 一些指导意义 和参 考 基站上 ，由于传输功率较大 ，通常采用７ 价值。 Ｅ Ｉ Ａ等射频 同轴连 接器。射 频同轴连 接器是 用在发射通 道
室内分布系统无源互调干扰问题排查与整治
室内分布系统无源互调干扰问题排查与整治发布时间：2021-07-12T16:57:00.030Z 来源：《科学与技术》2021年第29卷8期作者：周新超李小雷[导读] 我国经济的不断发展，使得我国的科技水平也得到了迅速的发展，周新超李小雷中航富士达科技股份有限公司，陕西西安 710077摘要：我国经济的不断发展，使得我国的科技水平也得到了迅速的发展，尤其是室内覆盖系统的出现，它改变了人们的日常生活。
在我国的网络通信行业中，主要通过打电话或者使用网络来缩小人与人之间的距离，但是在通信的过程中会出现无源互调干扰，直接影响客户的网络通信质量。
本文通过讲述室内无源互调干扰的定义、判断无源互调干扰及排查办法对室内覆盖无源互调干扰进行降低提出了几点建议。
关键词：室内分布系统；无源互调干扰；问题排查；整治引言：2G网络和3G网络在分布范围上也是不一样的，对于2G网络来说，它的业务量大部分都是来自室外，对于3G网络来说，它的业务量大部分都是来自室内。
通过数据可以看出来，有一半以上的用户在使用3G网络的时候通常是在封闭的环境里进行的，所以说网络覆盖区域中的封闭区域是非常重要的，网络运营商在市场竞争的时候通常会将覆盖区域的网速作为重要的参考依据。
本文详细的阐述了无源互调干扰的含义、判断方法以及排查与整治，并提出了几条建议[1]。
一、室内无源互调干扰的含义在大多数情况下，通信系统不会只有一个频率信号存在至少会有两个，举个例子来说，假设我们将两路信号设置为A1和A2，当这两路信号在同样的时间用在网络元件上的时候，那么当有信息传出来的时候就会出现不同的信息指示以及各种组合频率，新产生的频率会对系统的灵敏度造成干扰如果和收频带相似的话。
遇到这种情况的话，就会再次做出调整和整合对于不同的频率，这个现象就是我们所说的互调干扰。
在室内网络中，会存在一些东西对其产生干扰，这种干扰系统不是唯一的。
但是在所有的干扰系统中，无源互调干扰是最不容易解决的，困难度是最大的。
无源器件互调测量技术
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基站天线无源互调减小方法
无源器件互调测量技术
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无源互调定义及表达方式
无源互调定义
无源互调与有源互调类似，无源互调是无源器件产生的。 当无源器件中存在两个或两个以上的不同频率的射频信 号时，就会产生无源互调。 无源互调： 由射频信号在无源器件中相互调制的干扰信号 互调信号渗入接收通道会提高信道的噪声电平，从而减 小信号覆盖范围和网络容量 注：所有的无源器件，包括天线，电缆和连接器，双工 器，滤波器，定向耦合器，负载和衰减器，避雷器，功 率分配/合成器和铁氧体环行器/隔离器等都会产生互调 失真。
2F1+F2 3F1+2F2 4F1+3F2 F2+F1 2F1
IM3 IM5 IM7
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无源互调定义及表达方式
无源互调表达方式
无源互调有两种表达方式 绝对值表达法 相对值表达法。 绝对值表达法：是指无源 互调值与原点（即0）的 比值，用dBm来表示。 相对值表达法：是指无源 互调值与其中一个载频的 比值，用dBc来表示，这 是因为无源器件的互调失 真与载频功率的大小有关。
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无源互调产生原因
接触非线性现象引起无源互调
部件间连接不当，致使接触不紧密，例如接触面不平整 和扭力不够 连接处的焊接不良，比如焊点虚焊、拖尾、过大、不圆 滑等 电镀时引起的问题，如电镀前未充分清洗部件、电镀槽 受到污染、使用错误的电镀材料和电镀的附着力差等 自然因素将会令基站中使用的无源器件互调变差，如风 力造成的摆动导致接头和连接点松动、温度变化引起的 热胀冷缩、各种不同形式的潮湿引起器件氧化、生锈和 腐蚀、空气中的尘埃污染等
无源互调PIM
无源互调测量及解决方案1、概述无源器件会产生非线性互调失真吗?答案是肯定的!尽管还没有系统的理论分析，但是在工程中已经发现在一定条件下无源器件存在互调失真，并且会对通信系统（尤其是蜂窝系统）产生严重干扰。
无源互调（PassiveInter-Modulation，PIM）是由发射系统中各种无源器件的非线性特性引起的。
在大功率、多信道系统中，这些无源器件的非线性会产生相对于工作频率的更高次谐波，这些谐波与工作频率混合会产生一组新的频率，其最终结果就是在空中产生一组无用的频谱从而影响正常的通信。
所有的无源器件都会产生互调失真。
无源互调产生的原因很多，如机械接触的不可靠、虚焊和表面氧化等。
5年前，大部分射频工程师很少提及无源器件互调问题。
但是，随着移动通信系统新频率的不断规划、更大功率发射机的应用和接收机灵敏度的不断提高，无源互调产生的系统干扰日益严重，因此越来越被运营商、系统制造商和器件制造商所关注。
长期以来，无源器件的互调失真测量技术一直被国外公司所掌握，并垄断了测量产品市场。
今天这种局面发生了变化，无源互调测量技术难关已经被中国本土的射频工程师们攻克，而且低成本的商用无源互调测量系统也已诞生。
2、无源互调的表达方式无源互调有绝对值和相对值两种表达方式。
绝对值表达方式是指以dBm为单位的无源互调的绝对值大小；相对值表达方式是指无源互调值与其中一个载频的比值（这是因为无源器件的互调失真与载频功率的大小有关），用dBc来表示。
典型的无源互调指标是在两个43dBm的载频功率同时作用到被测器件DUT时，DUT产生-110dBm（绝对值）的无源互调失真，其相对值为-153dBc。
3、无源互调测量方法由于无源互调值非常小，因此无源互调的测量非常困难。
到目前为止，无源互调的测量项目和测量方法尚无相应的国际标准，通常都是采用IE C推荐的测量方法。
IEC推荐的正向和反射互调产物的测量方法分别如图1和2所示。
图1正向互调测量示意图2反射互调测量示意图1表示一个两端口或多端口器件在两个大功率信号的同时作用下所产生的互调产物。
航天测控站无源互调问题初探
39Internet Technology互联网+技术一、引言无源互调（Passive Inter-Modulaton，PIM）是无源器件产生的互调产物。
所有的无源器件实际上都存在一定程度的非线性，当其工作在小信号条件下，可认为是线性的，但随着功率的增加，无源器件的非线性失真就会明显地表现出来，即无源互调现象。
当无源互调产物落在有用频带内，特别是接收带内时，将会影响系统的正常工作。
目前的研究[1]认为，引起无源互调问题的原因主要是材料非线性和接触非线性，前者是指具有固有非线性导电材料引起的非线性，如铁、镍、钴及其合金、镧系元素、镁与铝合金等铁磁材料和碳纤维材料。
后者是指具有非线性电流/电压行为的接触引起的非线性，如连接处的松动、腐蚀和氧化等，特别是接触面电流密度越大，对无源互调越不利。
相比有源互调（Active Inter-Modulaton，AIM），无源互调有其特有的性质[2]：无源互调产物无法用滤波器进行滤除，链路上加载的滤波器只能将其前面的无源互调产物滤除，滤波器之后的无源互调产物依然无法滤除；无源互调产物具有门限效应，随着功率的增加，互调产物会毫无征兆地出现；无源互调产物随着时间而变化，材料的氧化、连接处接触压力变化、电缆弯曲程度等均会随时间发生改变，进而影响系统的非线性程度；无源互调产物可呈现宽带噪声特性，类似测控系统中收带底噪整体抬升的现象。
无源互调问题在移动通信系统、卫星通信系统中得到了越来越多的重视，报道的文献有很多[3-6]，但在国内关于航天测控系统相关文献报道寥寥无几，据查到的文献是在2000年北京跟踪与通信技术研究所的闫春生等人发表过的一篇相关文章[7]，文章中对深空站建设中无源互调问题预防和控制进行了理论分析。
航天测控站无源互调问题初探本文针对航天测控站中出现的无源互调问题进行了分析、针对性设计及验证，最终解决了实际测控系统中出现的无源互调问题。
二、存在的问题近年来，在新研的测控数传系统S 频段扩频测控系统中，有时会出现收发干扰问题，即在发射机输出一定功率条件下，接收带内会产生随机的干扰信号，具体表现为：在发射机功率输出的情况下，在收带内突然冒出随机的干扰信号或者出现收带底噪整体抬升的现象；功率的增加，现象恶化更为严重；同时干扰信号随着时间也存在一定的变化。
无源互调分析及建议
无源互调分析及建议网络优化进行了这么多年，大部分在有源设备测做工作，但忽视无源系统的性能评估，天馈系统的问题逐渐的成为影响网络质量的主要因素之一，下列频谱为典型的无源系统质量引起的干扰。
1、无源互调的概念当两个以上不同频率的信号作用在具有非线性特性的无源器件时，会产生无源互调产物PIM（Passive Inter-Modulation)。
在所有的互调产物中，三阶互调产物的危害性最大，因为其幅度较大、可能落在本系统或其他系统接收频段，无法通过滤波器滤除而对系统造成较大危害。
2、通信系统互调干扰分析1）单系统的互调在单系统通信中由于采用多载频，两个载频F1、F2会产生三阶互调产物:2F1-F2、2F2-F1，有可能落在本系统的接收频段，比如：三阶互调(2F1-F2、2F2-F1)：系统TX（MHz)RX（MHz)PIM3范围（MHz)影响系统(接收）CDMA-25M869~894824~849844~849CDMA-25 GSM-25M935~960890~915910~915GSMDCS1805~18801710~17851730~1785DCS2）多系统(合路）通信中，单系统互调的影响在多系统通信中，由于系统通过合路器合路，一个系统产生的三阶互调不但对自身系统造成影响，也会落在其他系统的接收频段而对系统造成影响：三阶互调(2F1-F2、2F2-F1)：系统TX（MHz)RX（MHz)PIM3范围（MHz)影响系统(接收）CDMA-10M870~880825~835860~890GSMCDMA-25M869~894824~849844~919CDMA-25、GSM GSM-25M935~960890~915910~985GSM移动GSM-24M930~954885~909906~978移动GSM、联通GSMDCS1805~18801710~17851730~1955DCS、PHS、WCDMAPHS1900-1911890~1920WCDMA 二阶互调产物(F1+F2)也会对系统造成影响：系统TX（MHz)RX（MHz)PIM2范围（MHz)影响系统(接收）CDMA-10M870~880825~8351740~1760DCSGSM-25M935~960890~9151870~1920DCS、PHS、WCDMA 3）多系统(合路）通信中，多系统间的互调影响在多系统合路中，不同系统的功率信号也会在合路器中产生三阶互调：F1+F2-F3例1：GSM与WCDMA合路：F1=935MHz （GSM）F2=2110MHz （WCDMA)F3=2135MHz（WCDMA)PIM3=F1+F2-F3=935+2110-2135=910(MHz) 可见三阶互调落在GSM接收频率范围内例2：CDMA与GSM合路F1=875MHz (CDMA)F2=955MHz (GSM)F3=940MHz (GSM)PIM3=F1+F2-F3=875+955-940=890(MHz) 可见三阶互调产物落在GSM接收频率范围内。
无源器件互调测量技术
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基站天线无源互调测量问题
影响天线产品无源互调测试结果精度的因素 暴露在天线辐射场中的导电材料； 天线的安装附件出现松动、损坏或腐蚀； 暴露在来自天线辐射的射频场中的松动或腐蚀的附件； 测试系统外部的无线电射频干扰； 性能很差的同轴接口电缆； 接口连接处存在污染和磨损； 接口连接不当； 射频接口连接屏蔽不善； 天线在屏蔽房中不同位置会有不同的测试结果。
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如何正确测量无源互调
测量不确定度公式
RSS= [(δ A) 2 + (δ Pm) 2 + (δ Pg ) 2 + (δ D) 2
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如何减低无源互调（续）
避免不同材料间的直接接触； 电镀所有的表面，防止氧化； 确保电镀的均匀已经足够的厚度； 导电体表面不得有斑点和锈蚀； 选择良好的弹性材料，以保证接触件在500次插拔 过程中具有稳定可靠的接触正压力和较小的接触电 阻。
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无源互调定义及表达方式
无源器件的互调产物有无穷多个，在实际中我们所关
注的是IM3、IM5，而更高阶次的互调产物信号强度较 为微弱，可以将其对通信系统的影响忽略不计。
IM3 干扰频率
2F1-F2 F2-F1 3F1-2F2 4F1-3F2
期望频率 F1 F2 干扰频率
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基站天线产生无源互调的关键区域
8 天线振子 4 6 5 3 2 1
移相器 9
10
阻抗变换器 1 2 3 4 5
7 功分器 6 7 8 9
10
7/16连接器
7/16连接器 7/16连接器与电缆焊接处 移相器输入焊接处 移相器 移相器输出焊接处
大功率、多信道通信系统中无源互调的产生机理和测试系统的设计
【摘要】移动通信的飞速发展带来了许多愉悦地体验，也带来了许多问题，其中系统中的无源互调问题日益严重，引起多方地关注。鉴于越来越多的移动通信系统设备制造商投入到无源互调的测试及问题解决中，文章从无源互调的产生机理、无源互调的测量方法等方面对无源互调进行了分析。结合多年的无源互调测试经验，介绍了自制无源互调测试系统的搭建，并与国内外测试设备进行了对比。最后给出了一些减小或降低无源互调的措施和建议。
在大功率、多信道通信系统中，存在各种各样无源器件（天线、射频馈线、连接件、避雷器、滤波器、双工器、定向耦合器、射频终端负载及衰减器等），这些无源器件的非线性会产生相对于工作频率的更高次谐波，而这些谐波与工作频率混合在一起会产生一组新的频率，其最终结果就是在空中产生一组无用的频谱从而影响通信系统的正常的通信。这就是大功率多通道通信系统中无源互调干扰问题。
无源器件都存在非线性，仅仅在功率不大时可以考虑无源器件为线性。一般的移动通信系统中往往包含多个频率信号，为了分析PIM产物的产生和PIM的基本理论，不失一般性，我们考虑最简单的情况进行分析。即系统中有两路信号f1和f2同时作用于非线性无源器件，则有
式中m，n均为整数，可以为正整数、负整数和不同时为零，（|m|+|n|）定义为PIM产物的阶数。当m±n为奇数时，新产生的频率会落到或者靠近接收通道，可能会影响系统的灵敏度。通常把2f1-f2或者2f2-f1两种频率组合产生的互调产物称为三阶互调，3f1-2f2或者3f2-2f11两种频率组合产生的互调产物称为五阶互调，以此类推。一般情况下随着阶数的增加互调电平呈下降趋势，如图1所示，三阶、五阶、七阶干扰电平最大。
无源互调指标是衡量移动通信质量的一个重要指标，但过去由于技术不成熟、没有统一的测试标准或者是一套测试系统太过昂贵等因素导致我们对其重视不够。但随着移动通信系统中更大功率发射机的应用和接收机灵敏度的不断提高，无源互调产生的系统干扰日益严重，引起越来越多的专家和研究学者对无源互调干扰的重视。而且目前中国各移动运营商也已经将无源互调标准纳入集采要求。这些都迫使我们去对无源互调进行研究分析，对互调干扰进行合理地测量并找到有效降低干扰的措施。
无源互调的产生、预防、测试
技术 / 工程
影响无源互调的因素
在实际工程中，造成无源互调差的原因错综复杂， 对一些常见的影响互调的因素总结如下 在射频路径上有品质差的连接器 在射频路径上接头连接松动，接触压力过大 器件的制造上使用了具有磁滞特性的材料 接头的镀层厚度太薄，电镀材料不合适 接头有虚焊 射频电缆过度弯曲 天线装配工艺不合格，内部连接不牢靠。 震动 腐蚀和氧化
降低无源互调的指导原则（2）
同轴电缆和连接器
• 同轴电缆的中心导体避免使用不锈钢 • 外导体最好采用波纹管等刚性材料 • 尽量减少中心导体和外导体的编织层的使用 • 如果有编织层，在使用中尽量减少编织层柔性 • 尽量采用焊接方式 • 避免过度弯曲 • 尽量减少连接器和转接器的数量
降低无源互调的指导原则（3）
反射式测量校准
测量不确定度
测量不确定度用以下公式计算: RSS
A
2
Pm Pg D P r
2
2
2
2
A = 衰减器的不确定度
Pm= 功率计的不确定度
Pg = 信号源 3 的不确定度
D = 仪器的自身互调与被测器件的互调值 之间的间隔 )
无源互调的定义（1）
如果在通信系统的发射频段有两个载波f1和f2，其中f1<f2。当两个载波混合输 入到无源器件中时，会产生各个阶次的互调失真。 其中2f1-f2, 2f2-f1, 2f1+f2 和 2f2+f1都称为三阶互调失真。一般情况下，只 有2f1-f2会落在通信系统的接收频段，所以在检测三阶互调时，重点对其进行 考察。 同理，3f1-2f2, 3f2-2f1, 3f1+2f2 和 3f2+2f1都称为系统的五阶互调失真。一 般情况下，只有3f1-2f2会落在系统的接收频段，所以在检测五阶互调时，重 点对其进行考察。
微波同轴腔滤波器无源互调的分析和优化
微波同轴腔滤波器无源互调的分析和优化我们研究如何计算空气腔体滤波器中无源互调功率产生，以及如何优化滤波器的设计来减小无源互调信号的幅度。
为了达到这个目的，我们使用仿真的结果来最优化滤波器的多个参数。
空气腔体滤波器中的PIM的大小取决于耗散在其腔体中的功率大小。
PIM功率随该耗散功率的减小而减小。
我们的实验结果说明，设计和生产低互调滤波器是完全有可能的。
I.简介当两个或两个以上射频信号通过传输线或通信系统所产生的无源互调信号会减少信道容量[1]。
PIM信号是由RF器件功率响应的非线性产生的。
可能产生PIM信号的器件有各种波导和腔体结构、滤波器、合路器，以及天线[3]-[5]。
PIM信号是非常麻烦的，一旦产生就不能补偿，这是因为PIM信号超过了滤波器的抑制范围。
PIM信号的产生机理已经被大家所认识，可以概括为信号通过非线性的接触和非线性的材料而产生互调信号。
许多研究人员对于PIM问题非常感兴趣。
例如，F. Arazm et al.[6]提出金属间的非线性接触会产生互调产物。
他们聚焦在相同或不同金属间接触面上产生的PIM信号，包括铜、铍铜、黄铜，以及各种其他材料。
B. Deats et al.[7]通过PIM源的模型预言了电缆组件产生的互调。
J Wilcox et al. [8]计算了由于加热使得同轴电缆壁变热而产生的互调产物。
实际上，降低互调的方法是高质量的工艺水平。
我们研究的主要内容是空气腔体滤波器产生的PIM信号。
论文以一个简短的对于腔体结构的互调问题评论以及延伸到在腔体滤波器中PIM特性的讨论为开头。
我们计算每个组成腔体滤波器的谐振腔中的功率耗散，从而发现在通带内哪个谐振腔会使主要的PIM信号增大。
然后我们讨论了一个六腔的滤波器在各种大小的腔体时的PIM值，还研究了我们是否可以采用在保持滤波器腔体外径不变的情况下，调整腔体内径来最小化PIM信号。
我们的研究表明了RF性能和产生PIM信号程度之间的关系。
1 什么是无源互调( PIM )？ 无源互调与有源互调
1.什么是无源互调（PIM）？无源互调与有源互调相类似，只是无源互调是无源器件产生的。
只要在一个射频导体中同时存在两个或两个以上RF信号，就会产生互调。
当器件中存在一个以上的频率时，任何无源器件都会产生无源互调产物。
由于不同材料的连接处的具有非线性，信号会在结点混合。
典型地，其奇数阶互调产物（如IM3=2*F1-F2）会落在基站的上行或接收频段内，成为干扰接收机工作的信号。
它会造成独立于接收机随机底噪的接收机减敏现象。
2.产生PIM的典型原因？在射频器件（天线、电缆、滤波器等）中，有三个典型的成因：1．射频通道中不良的机械结点2．射频器件的材料具有磁滞现象（如不锈钢）3．射频通道中的表面或接触面受到污染。
例如，焊料（会吸附其他污染物）和加工过程中的金属微粒。
在一个完整的基站中，大功率放大器和接收机滤波器之间的任何无源器件都会产生严重的无源互调信号。
铁塔（“生锈螺钉噪声”）或发射天线的直射波周围的金属物质也会产生无源互调信号。
3.什么是IM3和IM5？它一般用来说明我们所讨论的互调产物的阶数。
IM表示“互调（inter-modulation）”。
紧跟着的数字是产生互调产物的两个母信号的整数倍频之和。
通过下表，可以很好的理解这个概念：IM Calculation互调计算IM Order互调阶数2*F1±1*F2 = F IM3Third Order (2+1=IM3)3*F1±2*F2 = F IM5Fifth Order (3+2=IM5)4*F1±3*F2 = F IM7Seventh Order (4+3=IM7)5*F1±4*F2 = F IM9Ninth Order (5+4=IM9)一般来说，阶数越小能量越大。
尽管如此，在选频系统中，接收机中的五阶互调产物大于三阶互调产物也是有可能的。
4.如果定义“良好”的PIM值？一个给定的RF器件所要求达到的无源互调水平对于该器件所在的最终系统的性能来说，是非常重要的。
无源互调的机理分析及其抑制措施
无源互调的机理分析及其抑制措施【摘要】本文讨论了无源互调产物的产生机理及其减小措施。
指出无源互调干扰主要来自两种无源非线性：接触非线性和材料非线性。
对几种重要的非线性机理进行了特别的描述，给出了PIM产物的主要抑制措施。
【关键词】无源互调；接触非线性；材料非线性；抑制措施一、引言近年来，随着通信系统及其用户数量大幅增加，移动通信系统中的无源互调产物，已成为影响系统通信质量的重要寄生干扰之一。
因此科学有效的分析无源互调机理及测量其产物对提高整个通信系统的通信质量将具有重要的意义。
为了比较全面地理解无源互调干扰问题，我们有必要首先了解无源互调的产生机理。
在大功率卫星通信系统和移动通信系统中，微波器件的PIM干扰主要来自两种无源非线性：接触非线性和材料非线性。
前者指的是具有非线性电流电压特性的任何金属接触；后者指的是具有固有非线性导电特性的铁磁材料、碳纤维和铁镍钴合金。
需要特别指出的是，除了上述两种无源非线性机理外，还可能存在一些其他的非线性效应，这对无源互调的产生也有一定的贡献。
二、无源互调的几种重要的机理分析（一）接触非线性机理接触非线性主要包括由材料结构和时间相关现象引起的非线性效应。
由材料结构引起的非线性产生机理主要包括：由接合面上的点接触引起的机械效应；由点电子接触引起的电子效应；由点电子接触和局部大电流引起的热效应。
由时间相关现象引起的非线性主要包括：斑点尺寸随着电流的通过而增大；由强直流电流引起的金属导体中离子的电迁移；引起接触面相对运动的热循环；引起接触面相对运动的振动和磨损；不同热膨胀系数的器件接触引起的热循环；金属接触的松动和滑动以及氧化层或污染物的增加。
1.量子隧穿与热电子发射效应根据经典的理论，“金属-绝缘体-金属”（MIM）式的结构是无法实现电流传导的。
但是，量子理论表明，对于表面氧化层很薄的情形，金属中的电子可以通过隧道效应穿过势垒，从一个金属到达另一个金属。
从上个世纪五六十年代以来，人们对于MIM结构的导电机理做了大量的研究，研究结果表明：量子隧穿和热电子发射效应是金属-金属接触中产生PIM的两个重要因素。
通信系统的无源互调研究
摘要：在介绍无源互调（PIM）产生机理的基础上，分析了舰船通信系统的PIM现状及基本测试方法，从系统设计的角度出发，介绍了降低无源互调干扰（PIMI）的一些方法。
结合工程实践，给出了舰载超短波通信系统无源互调分析示例，这将有助于系统工程师预测系统设计性能，控制技术风险，进一步降低PIMI 的影响。
随着涉及舰船通信的无源互调相关技术规范的逐步推出，密集电磁环境下的PIMI将得以有效控制。
0.引言在通信系统中，当两个或两个以上的射频信号通过非线性特性的器件传输时，合成信号中会产生互调产物（Intermodulation Product，IMP）。
当这些互调产物落人邻近工作的接收机通带内时，就会形成寄生干扰。
在舰载通信链路中，由发射机和接收机产生的有源互调干扰，可通过适当的系统隔离控制其最小化，而无源非线性引起的PIM通常不能采用同样的方法加以抑制。
理论上讲，无源线性系统不产生新的频率分量。
但是，实际上非线性变化在无源传输系统中是不可避免的，只是当载波信号较小时，非线性产生的无源互调产物（Passive Intermodulation Product，PIMP）所引起的无源互调干扰（Passive Intermodulation Interference，PIMI）不大，而不为人们所注意而已。
但当载波信号较大时，这种互调干扰就较明显了。
PIMP通常在多载波通信环境中产生，典型的如共用宽带天馈系统的船载通信系统、地面移动通信基站及卫星地面接收站等，特别是要求大功率发射系统和高灵敏度接收系统同时存在于有限空间的舰船通信系统，其客观存在的PIMI已不容忽视。
1 无源互调概论历史上，PIM现象首先是在要求收发天线共存于有限空间的舰船上观察到的——这就是业界称之为的“锈螺栓现象”（“Rusty bolt effect”），即因天线结构元件锈蚀而产生通信干扰的现象［3j。
因此，最早开展PIM研究的就是美国海军研究所（Naval ResearchLaboratory），于20世纪70年代中期应军方要求，对因射频连接器含有铁磁材料的金属零件而产生的PIMI问题进行了深入研究，之后建议在美国军用规范MIL－C－390l2B《射频连接器通用规范》的修订版中禁止应用铁磁材料，强烈要求把铁磁材料直接排除在外，并提醒通信部门必须警惕由于铁磁材料引起的潜在问题，这些建议部分体现在以后的MIL-C-39012C 版和Mll-PRF-39012版中。
无源互调(PIM)影响因素及常见问题(一)
无源互调（PIM）影响因素及常见问题（一）随着通信技术的快速发展，特别是5G天线，通信频率的增高，以及语音和数据信号容量的增加，之前对信号产生影响较小的因素也被越来越重视起来，无源互调就是其中之一。
1什么是无源互调（PIM）无源互调（Passive Inter-Modulatio）又称无源交调、互调失真等，是由射频系统中各种无源器件产生的，只要一个射频导体中存在两个或两个以上的RF信号，就会产生互调，产生一个或多个新的频率，这些新产生的频率与工作频率混合在一起就会影响到通信系统。
无源互调值非常小，一个典型的无源互调指标是在二个+43dBm的载频功率同时作用到被测器件（DUT）时，DUT产生-110dBm（绝对值）的无源互调失真，其相对值为-153dBc,相当于一根头发丝的直径对比地球到太阳之间的距离。
因此测试非常因难，大多采用IEC 推荐的正向和反射互调产物的测量方法。
2无源互调的来源PIM可以发生在任何两种不同金属的连接点或接口处，例如连接器和电缆组件的连接处，天线和天线馈源的连接处。
接触不良的连接器，内部生锈或氧化的连接器也可能会导致PIM。
PCB材料也可能是PIM的来源，它可能来自于材料本身，也可能来自馈电点。
3无源互调分类（1）正向互调正向互调也被称为传输互调，其定义是当两个载频同时输入到一个双端口(或多端口）器件时，在输出端所产生的互调。
在测试过程中，任何空闲端口必须接低互调负载。
从频段细分，正向互调又可分为落入发射频段和落入接收频段两种,它们的区别取决于f1和f2的之间的差值△，2f1—f2和f1之间的间隔、2f2—f1和f2之间的间隔都等于△，从这个规律可以直观判断互调产物的位置。
同样是正向互调，落入发射频段和接收频段互调的测试方法却大相径庭。
（2）反射互调反射互调的定义是当两个载频同时输入到一个双端口（或多端口）器件的某个端口时，从该端口反射回输入方向的互调产物，如下图所示。
在测试过程中，任何空闲端口必须接低互调负载。
无源互调产生的物理机制
无源互调产生的物理机制
无源互调是指在非线性介质中由于介质的非线性效应而产生的互调信号。
其物理机制可以通过波动方程和非线性极化来解释。
下面是基本步骤：
1. 传播的泵浦波和信号波通过线性介质传播，但它们会导致介质的非线性极化。
这是因为介质中的非线性效应会导致介质极化响应的高阶波。
2. 非线性极化产生的高阶波包括本振波和和频波。
其中，本振波是泵浦波和信号波在介质中产生的频率相同的非线性响应波，而和频波则是泵浦波和信号波频率的和。
3. 本振波和和频波在介质中存在非线性介质的作用下，继续传播并与泵浦波和信号波相互作用，产生更高级的和频波，这个过程就是无源互调。
这是一个自我增强的过程，可以产生越来越多的和频波。
4. 产生的和频波最终会通过介质的非线性响应传播到外部。
这些和频波的频率和功率取决于原始泵浦波和信号波的频率和功率。
总的来说，无源互调的物理机制是通过介质的非线性极化效应，使得泵浦波和信号波产生非线性响应的高阶波，这些高阶波又继续与泵浦波和信号波相互作用产生更高级的和频波，从而实现了互调现象。
关于无源器件测试误差分析及预防措施
关于无源器件产品测试误差分析一、测试误差产生的原因1.仪器原因1)仪器结构、制造方面，每一种仪器具有一定的精确度，因而使观测结果的精确度受到一定限制。
网路分析仪E5062A的性能为120 dB 的动态范围和0.005 dB rms 的迹线噪声，测试精度为0.001，E5071C的性能为123 dB 的动态范围和0.004dB rms 的迹线噪声，测试精度为0.0005。
2)仪器构造本身也有一定误差，由于仪表是由电子元器件自然的衰减期和使用过程中的老化，仪表在长时间使用过后就会产生一定的误差。
2.校准误差：通常的情况下，只有理想的设备才不需要校准，很遗憾的是这种设备不存在现实生活中。
校准的方法有很多种包括响应校准，单端口校准和双端口校准。
在校准过程中使用的校准件有机械校准件，电子校准件以及自定义的校准件。
1)校准技术a)SLOT校准：全称为ShortOpenLoadTransmission即短路开路负载和传述校准b)响应校准主要分为Respons(open), Respons(short), Respons(THru),这些校准简单但是精度差，往往用在对精度要求不高的场合，可以校准网络分析仪固有误差中的反射跟踪响应。
c)矢量校准主要分为1 Port,2Port以及多端口校准，1 Port校准可以消除单端口测试误差中3项模型误差，而双端口校准可以消除12项模型误差。
2)电子校准件电子校准件只需要一次连接就可以进行1端口、2端口甚至4端口的校准，其特点是校准速度快，在校准的过程中可以免除人员操作接线过程，可以将认为校准的误差降低到最低。
电子校准件有一下三个优点：a)速度快，节省时间。
b)减少人为引起的误差。
c)减少连接头的磨损误差。
3.测试附件误差1)测试电缆：a)测试电缆的长度，制作材质，制作工艺，连接头的磨损，这些都是产生误差的原因。
b)选择合适的工作频段范围的测试电缆，由于测试电缆在无痛的频率范围的差损和驻波的不平衡性，也会导致误差的产生。
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互调产生的原因
在移动通信系统CDMA800、GSM900、GSM1800、 3G、WLAN、传呼台等蜂窝基站上，或者室内分布系统 中，由于传输Tx功率较大，因为系统是双工的，即多载波 发射通道同时也是接收通道，所以要求相当严格。这些系 统中要用到双工器、合路器、功分器、耦合器等常规无源 器件，这些无源器件通常采用7一16 ( L29 ) 、N、EIA 等射频同轴连接器。在一个理想的线性传输系统内，其输 出相对于输入是成正比的。实际上非线性变化在射频无源 器件中是不可避免的，只是因载波信号较小时非线性产生 的无源互调产物引起的噪声不大而不引起人们的注意，但 当载波信号大于30dBm时，这种交调影响就比较明显了。
滤波器类器件互调解决办法
滤波器类器件互调测试有两种：REV、 FWD。 从滤波器类器件的特点来看，主要由以下 几类零件组成：腔体、谐振杆、盖板、螺 杆、飞杆、飞杆头、飞杆座、固定螺钉等。
滤波器类器件互调解决办法
从前面分析的原因来看，解决互调需要重点注意以下几个 方面：1）腔体、盖板、谐振杆、飞杆、飞杆头镀银厚度 要大于6μ，镀银致密，电镀液要清洗干净，螺杆因为调 试，镀银至少要2μ；2）带抽头的谐振杆，非常关键，可 以先焊接再镀银，镀银再焊接，对焊接要求高很多，这里 需要焊接完后把松香用酒精清理干净，可是镀银器件用酒 精清洗后容易发黄，对互调也有影响；3）带抽头的谐振 杆与连接器的焊接（当然连接器的互调要很好），焊接完 后要把焊点清理干净，做清理工作比较麻烦；4）调试， 调试过程中，来回反复的锁紧螺杆，容易把螺杆与盖板间 摩擦的碎屑容易掉进腔体里，对互调影响大，建议尽量少 的反复锁紧螺杆；5）飞杆与飞杆头需要焊接，螺纹部分 建议有焊锡焊完。
互调研究动态
4）无源交调与频率的关系 由于同轴连接器是宽带元件，没有频率依赖 性，因此，无源交调也无频率依赖性，其影响程 度仅与信道传输功率大小有关，与频率无关。 （5）无源交调的测试 无源交调的测试方法仍在研究之中，目前有 SUMMITEC权威性的标准测试方案，JOINTCOM也在 研究。
互调的解决办法
互调产生的原因
互调产生的原因
这一交调的结果就产生了一些额外的频率，
即交调生成物，如图三中的2F1一F2、2F2 一F1、3Fl一F2、 3F2一Fl等。当这些交调 生成物在传输线中足够大时，就会象载波 一样的传输线中传输而占用有效的信号通 道。
互调产生的原因
互调产生的原因
除非线性因素外，在同轴连接器中生成无源交调的还有以下几个方 面的原因。 （1）金属零件电镀过程中未清洗干净的电镀溶液。 （2）镀层导电性不好，镀层厚度、致密度不够。 （3）表面锈蚀。 （4）中心接触件的不同金属材料。 （5）信通道内的磁线材料。 （6）较低的接触点正压力。 （7）表面粗糙度大。 （8）器件腔体内的碎屑和灰尘。 （9）螺旋状的信号通道。 （10）焊点要少，不能虚焊，焊点要圆、亮，至少要平滑。
无源器件互调的产生与解决措施
主要内容
互调产生的原因 互调的研究动态 互调的解决办法
互调产生的原因
随着移动通信的飞速发展，对接收系统的灵敏度 要求日益提高，使得同一传输信道内可能存在很 多不同频率的信号，如果传输线或连接传输线的 射频无源器件特性不良，就可能使不同频率之间 产生无源交调(Passive intermodulation／PIM)， 结果使有效传输信号发生畸变，产生噪声和杂波， 影响信号传输速率。
互调研究动态
无源交调并不是最近才发现的，实际上人们 早就知道射频无源器件里会出现无源交调，但为 什么现在才重视这个指标呢？我们说主要是无源 互调不象其它指标那么直观或容易捕捉得到，在 一些场合它是相对可以忽略不计的，或者说其影 响是很小的。可以说传输功率的大小确定了相应 交调的界限，因此交调大多是在蜂窝大功率系统 里才引起人们的注意，例如这些系统中用的7一16 和N型连接器，都用无源器件。
滤波器类器件互调解决办法
腔体耦合器类互调注意焊接点的问题，零 件镀银满足要求，互调比较容易解决；腔 体功分器没有焊接点，互调更好解决 微带类器件互调除了注意滤波器类器件的 问题，还有与微带板材料关系很大，这里 就不做分析
滤波器类器件互调解决办法
总之，无源互调对无源器件和通信系统的 研究人员来说都是一个课题。本文仅是作 者实际工作中的一些心得，仅供业界同行 交流和参考。 谢谢！
实际照片
实际照片
滤波器类器件互调解决办法
对目前互调情况的几点建议：1）对腔体、盖板、 谐振杆、飞杆、飞杆头、螺杆的镀银厚度与致密 度加以控制；2）装配中注意所有焊接点的清洁， 用少量酒精的棉球清除松香，焊接点尽量少画痕； 3）大面积的清洗时间不要过长，因为焊接点部分 是很难通过超声波大面积清洗干净的，可以在焊 接点先做清洁，最后在大面积清洗；4）操作中带 白纱手套；5）在抽头弯形时，镀银的铜线要注意 保护，不应该出现画伤表面的镀银；6）初调中尽 量少来回锁紧螺杆，复调中尽量不调螺杆。
滤波器类器件互调解决办法
目前滤波器类器件存在的问题：1）互调不过后没 有明确的措施，只是通过简单的超声波大面积清 洗；2）焊接点（谐振杆焊接点、连接器焊接点） 没有清洗，有明显的松香及残渣，即使超声波清 洗后依然存在完好；3）焊接后的谐振杆发黄；4） 飞杆（容性、感性）焊接后没有清洗，有松香及 黑色污垢；5）大面积清洗后腔体底部边缘出现黑 色，预计与镀银溶液没有清洗干净有关；6）调试 过程中反复锁紧螺杆，复调过程中也出现这种情 况。
互调的解决办法
4）选择导电率高的材料，如铜及其合金，避免采用不锈钢或其它含磁性材料， 即便要用导磁率应小于2.0。 5）提高表面加工质量，一般表面粗糙度应在0.4um以下。并且不得有凹坑，碎 屑等杂物。 6）导电体表面不得有斑点和锈蚀。 7）选择良好的弹性材料，进行精细加工和真空热处理，以保证接触件在 500 次插拔过程中具有稳定可靠的接触正压力和较小的接触电阻。 8）避免不同金属，特别是彼此之间可能产生电动势耦合的不相容金属互相结合， 防止产生电化学腐蚀 9）电缆连接器内导体与电缆芯线之连接应采用焊接方式，不宜采用压接方式。
无源交调的解决办法 针对上述无源交调产生的原因，在无源器件设计和制造中应采取 以下措施。 1）从电镀角度考虑，为降低无源交调，减少接触电阻，最好采用镀银 层，厚度应在6um以上，镀层应无杂质且必须用铬酸盐钝化，这就是 7-16 或 N 型大功率产品镀银的原因。 但镀银层易变色的问题在某 些场合要慎重考虑。镀金也是较好的选择，但成本较高。镀铜是比较 好的选择。 2）在产品结构设计方面尽避免出现阻抗不连续性，尽可能保持一致的 特性阻抗，减小非线性因素。 3）滤波器类谐振器阻抗最好在77ohm.
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
互调研究动态
蜂窝系统中的无源交调的影响 对于蜂窝系统的服务需求来说，最初人们关心的只是 传输的频道效率和清晰度。随着技术的不断发展和市场竞 争的需要，高可靠大容量的传送设备己成为发展的主流。 这一趋势的潜在障碍就是无源交调，在这种情况下如果无 源器件交调性能不好，就可能出现较差的呼叫质量。 电缆装接方式与无源交调 焊接与压接是最好的电缆装接方式，它能使电缆与连 接器之间产生 360°的点接触。这样紧密的接触保证了 整个接触性能，因而改善了无源交调特性。连接器内导体 最好直接焊到电缆芯线上，这样比压接好，不仅可减小接 触电阻，而且消除了连接间隙。
互调产生的原因
信号在线性系统的传输，特性是成比例线 性变化的（如图一），而在非线性系统的 传输特性是按指数规律变化的（如图二）。 从图二可明显地看出，正半周的幅度大于 负半周的幅度，该波形的特性与原有信号 相比已发生了质的变化，它是由原来的基 波和相应的谐波叠加而成，这些谐波将同 传输线上的其它载波进行互调。