无源互调的机理分析及其抑制措施
无源器件互调的产生与解决措施
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
移动通信天线无源互调产生机理与改善研究
移动通信天线无源互调产生机理与改善研究摘要：本文针对移动通信天线无源非线性展开分析，通过研究金属零件基体致密度、金属零件表面质量、紧固连接点、焊接连接点等情况互调产生机理，以及相应的改进措施，可以提升移动通信天线运行稳定性，确保信息传输结果的可靠性。
关键词：移动通信天线；金属零件；表面质量移动通信无源互调（下简称PIM）是射频信号路径中两个或多个射频信号因非线性特性引起的混频干扰信号，当这些信号电平足够大且落在接收频带内时，会对通信系统产生干扰。
基于互调产生机理，拟定合理的改善措施，不仅可以优化通讯系统运行环境，而且能够提升信息传输效率和时效性，以满足相应的处理要求。
1移动通信天线无源非线性分析移动通信天线中产生非线性效应机理的复杂度较高，机理分析时需要考虑的内容繁多。
基于以往应用经验，天线产生无源无源非线性出现的潜在原因如下：（1）系统使用的铁磁材料的非线性磁滞效应，在靠近天线附近使用的大量的铁磁材料，会引起PIM现象。
（2）承受载波功率的金属―绝缘体―金属（MIM）连接物，它引起非线性特性，导致出现PIM。
（3）由微小裂缝、微小触须和金属结构中的砂眼引起的微放电可能产生PIM产物。
（4）在金属接触处穿越氧化薄层的电子隧道效应和半导体行为。
（5）低劣的制造工艺引起松动连接、金属裂缝和连接处的氧化作用，产生PIM。
（6）所有材料都存在某种程度的非线性，甚至连非铁磁材料也可能呈现PIM现象。
2无源非线性无源互调产生机理及改善处理2.1金属零件基体致密度2.1.1产生机理基于以往应用经验，造成金属零件基体致密度不足的原因如下：（1）在材料应用方面，进行铝合金压铸处理时，位于熔融状态下的材料会溶解空气中的氢原子，在冷却时又会析出氢原子，若冷却完成前内部氢原子残留量过多，那么也将造成结构内部气孔。
（2）在模具处理方面，零件结构的转折、厚度等参数的突然变化，都会造成模具内溶液流速均匀度不足的情况，从而在模具内出现紊流漩涡现象，影响到零件基体致密度。
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(一)
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（一）
于系统中无源器件的非线性。
经过多方实验认证表明，无源器件所选用材料的品质、镀层的材料和厚度、接触材料中是否含异金属、材料是否具有磁滞特性、各接触面压力、焊接点圆润不虚焊、连接器中是否材质杂质或灰尘等等都会产生PIM 干扰。
如果按照表现类型分类的话，大致可以分为两大类：由接触引起的PIM 干扰;由器件材料引起的PIM 干扰。
我们把他们定义为：接触非线性和材料非线性。
前者表示任何具有非线性的电流和电压行为的金属接触，如法兰盘、调谐螺杆、紧固螺钉结合处的松动、氧化和腐蚀等;后者指具有固有非线性电特性的材料，如铁磁材料、碳纤维和铁、钴、镍合金等。
3.1 接触非线性
由于接触非线性引起的PIM 干扰具体包括以下几个方面：
1)低劣的制造工艺引起松动连接、金属裂缝和连接处的氧化作用产生的PIM 产物;
2)在金属接触处穿越氧化薄层的电子隧道效应和半导体行为产生的PIM 产物;
3)由结合面上的点接触引起的机械效应;
4)点电子接触引起的电子效应，点电子接触和局部发电流引起的热响应;
5 )强直流引起金属导体中离子电迁移;
6)接触面的相对运动、振动和磨损;
7)不同热膨胀系数器件接触引起热循环;
8)金属接触的松动和滑动以及氧化层或污染物的形成。
3.2 材料非线性
由于材料非线性引起的PIM 干扰具体包括以下几个方面：。
无源互调产生原因
（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，目前国 际上尚无权威性的标准测试方案。
3、无源交调的预防措施 针对上述无源交调产生的原因，在射频同轴 连接器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。 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。
连接器无源交调的 产生与预防
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同轴连接器 特性不良，就可能使不同频率之间产生无 源交调(Passive intermodulation／PIM)， 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。本文分析了 射频同轴连接器无源交调产生的原因及预 防措施，对射频同轴连接器的设计、制造 以及通信系统中的选用有积极的指导意义 和参考价值。
无源交调干扰的产生与预防 李明德
无源交调干扰（PIMI）的产生与预防——射频连接器低PIM设计中国电子科技集团公司第40研究所李明德无源交调干扰（PIMI ）的产生与预防——射频连接器低PIM 设计中国电子科技集团公司第40研究所 李明德摘要 本文阐明了无源交调干扰（PIMI ）的定义、产生特点及其危害；分析了目前PIMI 问题突出的原因、无源交调(PIM)产生的基本原理以及影响PIM 产生的因素；提出了如何进行低交调（LIM ）设计进行预防，并通过试制测试进行了验证。
关键词 PIMI 基本原理 影响因素 LIM 设计1 PIMI 的定义、产生特点及其危害定义当两个信号频率为1f 和2f 或多个信号频率同时通过同一个无源射频传输系统时，由于传输系统非线性的影响，使基频信号之间产生非线性频率分量。
这种现象被称为交调（intermodulation —IM ），或称互调。
把非线性频率分量称为交调产物（Intermodulation Product —IMP ）。
这些IMP 如果落在接收频带内，又足够的强，则形成对基波信号频率的干扰，称这种干扰为无源交调干扰（Passive Intermodulation Interference —PIMI ），或无源交调失真（Passive Intermodulation Distortion —PIMD ）。
交调产物（IMP ）用下式表示112M f mf nf =± · · · （1）式中： 1f 、2f 为输入基波频率1M f 为交调频率或称交调产物m 、n 为包括1在内的正整数、m+n 为IMP 的阶数例当m+n=3时，则为三阶交调。
注：无源射频传输系统，即由无源射频电路元件组成的系统。
无源射频电路元件包括：电阻器、电感器、电容器、连接器、滤波器、传输线、天线等。
1.2 PIM产生的特点由于PIM是由于传输系统的非线性而产生，实际的传输系统都或多或少存在着非线性，理想的线性元件是不存在的，因而PIM的产生是固有的，不因选择的频率而变化；PIMP的生成不遵守通常的二次方程定律，因而要精确地计算导致IM的能量电平是不可能的；PIM的产生，与S参数相比，不可能进行模拟或用相关的分析软件进行预报，因而，要想得知产品的IM性能，唯一的方法就是进行测试。
无源交调干扰(PIMI)的产生与预防
无源交调干扰（PIMI）的产生与预防1.定义当两个信号频率为f1和f2或多个信号频率同时通过同一个无源射频传输系统时，由于传输系统非线性的影响，使基频信号之间产生非线性频率分量。
这种现象称为互调（或交调），把非线性频率分量称为交调产物，这些交调产物如果落在接收频带内，又足够强，则形成对基波信号频率的干扰，称这种干扰为无源交调干扰（PIMI）或称无源交调失真（PIMD）。
交调产物用F式表示：F1m=mf1±nf2f1、f2为输入的载波频率，F1m为交调产物。
m n为包括1在内的正整数；m+n 称为互调产物的阶数，或称次数。
通常所说的三阶是指m+n=32.产生特点：PIM的产生是固有的，不随频率选择而变化；PIM的产生不遵守二次方程定律，精确计算不可能。
3.PIM现象产生的潜在因素：a.铁磁材料（diff）例如：钢铁镍钼等。
.b.腐蚀过的材料会产生相当高的电平c.同轴连接器连接的紧固状态d.微小裂缝、微小碎屑、金属结构种的砂眼e.金属连接处有脏东西、因涂覆形成的“电容现象”金属绝缘物金属连接物的存在，引起非线性。
f.温度、热胀冷缩改变机械加载影响PIMg.同轴电缆屏蔽层（编组物）材料及填充因子会产生一定的电平等，铝和不锈钢编织物或镀镍铜产生相当高的电平。
4.结论无源互调通俗的讲是一种电磁干扰，它是指由无源部件的固有非线性导致的产物，基本的PIM现象是由电流流过非线性部件产生的，例如：滤波器、同轴电缆及连接器、金属连接面、天线馈源及天线等无源部件由于多种原因可能产生固有的非线性。
引起无源部件非线性的微观原理非常复杂，它不仅与材料性质、结构形式由关，还于通道加载及系统装配的工艺质量相关。
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。
互调干扰原理介绍及分析
一、互调干扰原理互调干扰是在多个载频的大功率信号条件下，由于部件本身非线性引起信号互调，如果互调产物落入接收频段，将会干扰正常通信。
分为有源互调与无源互调，无源互调（PIM）特性通常是接头、馈线、天线和滤波器等无源部件在多个载波的大功率信号条件下，由于部件本身存在非线性而引起的互调效应。
通常认为这些无源部件是线性的，但是在大功率条件下，无源部件都不同程度地存在一定的非线性，这种非线性主要是由以下因素引起的：不同材料金属的接触；相同材料的接触表面不光滑；连接处不紧密；存在磁性物质；天馈老化；跳线接头氧化等。
有源互调一般指信号在合路器进行合路时其互调交调产物落在接收频带内，导致小区高干扰。
当两个射频信号输入到一个非线性元件中，或者通过一个存在不连续性的传输介质时，将因为这种非线性而产生一系列新的频率分量，新产生信号的频率分量满足如下频率关系，设输入的两个信号的频率为f1，f2（绝对频率），产生的互调产物如下：三阶互调：2F1-F2，2F2-F1 互调产物带宽为600K五阶互调：3F1-2F2，3F2-2F1 互调产物带宽为1M七阶互调：4F1-3F2，4F2-3F1 互调产物带宽为1.4M九阶互调：5F1-4F2，5F2-4F1 互调产物带宽为1.8M其中阶数越低，互调产物分量约高，互调产物带宽为源信号带宽（GSM为200K）*阶数中国移动互调分量如下表所示：对于GSM900频段，对上行造成严重干扰的主要是五阶和七阶互调产物，对于1800频段，主要为七阶和九阶互调。
由于GSM900频段传输损耗小，且较低阶的互调产物就能落在上行频带内，故出现互调干扰几率要远大于1800频段。
二、互调干扰特点对网络产生影响互调干扰产物随信号源功率增大而明显增加，一般信号功率增加1dB，互调产物往往增加3dB。
互调干扰的典型特征是小区业务量较小时，此时因发射功率较低，互调产物电平低，上行干扰不明显；当小区业务量较大时，互调产物随发生功率升高而明显抬升，小区出现严重上行干扰，即体现出上行干扰带变化随小区业务量变化而随之改变的特征。
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。
交流电动机的无源性控制与扰动抑制技术
交流电动机的无源性控制与扰动抑制技术摘要：随着交流电动机被广泛运用在各式各样的领域中，交流电动机的控制技术就受到大家的重视。
作为一种非线性的系统，交流电动机具有高阶、强耦合、参数时变等特点，属于复杂系统，交流电动机自适应扰动抑制方法与英无源性控制相结合，使得电动机的实际仿真效果、外部扰动环境下稳泄等性能都较髙，因此，交流电动机的无源性控制与扰动抑制技术作为国内外研究的重点。
本文就交流电动机的无缘性控制原理、扰动抑制原理展开分析, 就其技术进行研究。
关键词：交流电动机无源性控制扰动抑制技术自适应控制交流电动机主要是将交流电的电能转换为机械能的一种机器,而基于交流电动机的电气传动系统被广泛运用在各行各业中，这也给交流电动机自适应性提出了更大的挑战。
随着交流电动机被运用在多种多样的领域中，其具有的髙阶、多变量以及强耦合、参数时变等非线性系统特征表现得非常明显。
基于电机端口的受控研究，下文针对目前国内外对交流电动机的无源性控制和扰动抑制技术现状进行分析，就其原理展开研究。
1国内外对交流电动机控制技术的相关研究现状1.1交流电动机速度控制主电路与控制电路事实上，交流电动机的速度控制主要以大功率电力电子器件为主，随着电力电子技术的发展，交流电动机控制理论被广泛使用，这也给交流电机拖动的开发提供了良好的环境和基础。
目前，控制电路主要还是以DSP和单片机为主，电子控制器的数字化控制发展使得设备的性能大大提升，控制算法也得到了进一步的优化，模糊控制、神经网络控制等复杂控制也逐渐被应用起来。
作为电机调速的重要组成部分，智能功率模板成为了新一代的主控电路，通过将功率开关期间和驱动电路进行集成，内设过电压、过电流等故障检测电路，将检测信号传输到CPU中。
它由髙速低功耗的管芯与优化门极驱动电路、快速保护电路等部件构成，能够在发生负载事故或者使用不恰当时，也能保证智能功率模块安全稳左运行。
早前的交流传动属于不可调传动，而随着电子控制技术的飞速发展，交流可调传动也逐渐开始广泛起来。
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。
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。
互调干扰分析
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联通1800M GL互调产物频率分析
只有GSM的情况
GSM UL IM7 1770 1755
GSM DL
IM7
UMTS UL 1940 1955
未引入LTE 新频率的时 候，11阶互调产物才会 干扰U的上行
GSM UL 1735 GSM UL 1735 1730 1755 1755 1750
GSM DL
IM7 1870 1830 1850
IM7
UMTS UL 1940 1955 1990
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问题处理总结
互调干扰的原因
经过多个站点的定位确认，互调干扰的原因主要是天馈系统的互调不 良，基站的互调特性良好，不会导致互调干扰问题。 天馈系统的互调干扰，主要由施工质量（跳线，馈线的接头制作）和 器件质量（天线，功分器等的互调特性）不良引起； 天馈系统外的互调干扰，由天线附近金属物体（如生锈的铁制品等） 的强非线性特性引起；
1735
1830 GSM DL
1850
1910
IM9
IM9
UMTS UL 1940 1930 1955
1830 GSM DL
1850
IM11
IM11
UMTS UL 1955 1950 1940
1830
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TX2
IM3 IM7 4*f1-3*f2 IM5 3*f1-2*f2 2*f1-f2 f1 f2
多载波无源互调干扰抑制技术研究
多载波无源互调干扰抑制技术研究多载波无源互调干扰抑制技术研究摘要：随着通信技术的发展，无线通信在现代社会中的地位日益重要，而无源互调干扰作为通信系统中的一种重要干扰，限制了通信系统的发展。
传统的解决方法是使用滤波器或放大器等有源设备，但这些方法消耗较大且相对低效。
为了提升无线通信系统的性能和效率，本文探究了多载波无源互调干扰抑制技术。
该技术采用了全新的无源抑制方法，能够有效地抑制无源互调干扰，提高通信系统的性能和效率。
本文首先介绍了多载波系统的基本概念和无源互调干扰的产生机制，然后详细阐述了多载波无源互调干扰抑制技术的原理与方法。
其中，对于不同类型的干扰信号，本文分别提出了相应的抑制方法，并对比了其优缺点。
最后，本文通过仿真实验验证了该技术的可行性和有效性，证明了其在抑制无源互调干扰方面具有较好的性能和应用前景。
关键词：多载波，无源互调干扰，抑制技术，性能，效一、引言随着数字通信技术的发展，无线通信在现代社会中扮演着越来越重要的角色。
然而，在通信系统中，干扰是无法避免的问题之一。
其中，无源互调干扰作为一种常见且严重的干扰，已经成为限制通信系统性能和效率的主要因素。
在传统的解决方法中，使用滤波器或放大器等有源设备，但这些方法消耗较大且相对低效。
因此，本文将探究一种新的无源互调干扰抑制技术，即多载波无源互调干扰抑制技术，以提高通信系统的性能和效率。
二、多载波系统的基础多载波系统是一种用于将数字信号传输到目标设备的通信系统。
该系统将多个载波信号组合成一个更高频率的信号，并在接收端将其分解回原始信息。
这种系统在无线通信中得到了广泛的应用，例如Wi-Fi、蓝牙、无线电等。
然而，在多载波系统中存在着许多的干扰，其中最常见的是无源互调干扰。
无源互调干扰是一种由于不同载波信号间的非线性交互而产生的干扰。
当两个或更多的载波信号同时存在于系统中时，它们之间会相互干扰，导致接收信号质量降低。
三、多载波无源互调干扰抑制技术的原理与方法多载波无源互调干扰抑制技术是一种可以有效地抑制无源互调干扰的新技术。
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。
基站的无源互调问题及其故障定位
基站的无源互调问题及其故障定位
无源互调（PIM）是一种发生在无源器件上的互调失真，比如滤波器，合路器，浪涌保护器，线缆，连接头，天线等。
这些器件通常被认为是线性的，但是他们受到高功率信号激励时会产生杂散信号。
基站的无源互调问题
已经成为干扰网络性能的最前沿问题，近年来越来越受到关注，怎样定位与
排查基站的无源互调故障也是令基站维护者困扰倍增。
本文从无源互调的基
本概念入手，解释为什幺无源互调干扰越来越受到重视，然后具体阐述基站
现场的无源互调测试与定位解决方案，最后分享用安立公司PIM Master在基站现场测试中的一些典型案例与结果分析。
一、什幺是无源互调（Passive IntermodulaTIon，PIM）？
无源互调（PIM）是一种发生在无源器件上的互调失真，比如滤波器，合路器，浪涌保护器，线缆，连接头，天线等。
这些器件通常被认为是线性的，但是他们受到高功率信号激励时会产生杂散信号。
无源互调（PIM）显示一系列由两个或多个强射频信号在非线性器件（比如松散或腐蚀的连接头，或附近生锈物）中混频产生的不需要的信号，
无源互调（PIM）现象又称为环境二极管效应或锈门栓效应。
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。
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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。
如果金属中的电子具有足够的能量越过介质形成的势垒从而形成金属之间的电流传导，则称这种现象为热电子发射电流；反之，当金属中的电子能量不太高且介质形成的势垒厚度较薄时，电子将通过量子隧穿效应实现电流传导。
图1显示了薄势垒MIM结构的能带图及其相应的导电机理。
图1 薄势垒MIM结构的能带图及其导电机理量子隧穿电流通常对势垒高度、外加偏压和介质层厚度等参数非常敏感，且具有很强的非线性特性。
依据Simmons的研究成果，可由下式计算：（1-1）式中，式中为势垒高度，单位为eV；为介质层厚度，单位为?；为MIM结构的偏压，单位为V；为电流密度，单位为A/cm2；为介质层的相对介电常数。
而热电子发射电流计算公式为：（1-2）式中T为温度，单位为K；k为波尔兹曼常数。
利用式（1-1）和式（1-2），在不同的参数条件下，可以对MIM结构的量子隧穿电流和热电子发射电流进行计算。
结果表明：势垒高度、外加偏压、介质层厚度及相对介电常数这四个参数对量子隧穿电流和热电子发射电流的影响趋势是一致的，而且热电子发射电流还强烈地依赖于温度。
这样，当MIM结构本身的参数相同时，可以通过调节温度的大小来控制MIM结构的主要导电过程。
2.微放电机理微放电是在真空条件下大功率强微波电场作用下发生的一种射频击穿放电现象。
为了简要描述微放电机理，我们以真空中的平行板为例。
假设电子数为N 的很多电子在时从一个极板（）发射（如图2），在RF电场驱动下到达另一极板（）。
通过撞击，发射许多电子（数目为），为这次特别撞击的二次电子倍增系数，它是撞击能量和表面材料的函数。
如果在狭缝中的飞行时间约等于RF周期的，或者等于RF周期的奇数倍，那么新发射的二次电子就可能被加速，直到再次撞击的极板，引发个二次电子的发射，式中是第二次撞击的二次电子发射系数。
经过n次撞击后，放电后的电子数为。
图2是时的微放电示意图。
图2 微放电示意图材料非线性机理（二）材料非线性机理1. 铁磁效应铁磁材料具有很大的磁导率，在强磁场下会产生饱和，并随磁场非线性变化，显示出磁滞特性。
铁、镍、钴及其合金、镧系元素（如稀土）等都是铁磁材料，它们能引起很强的PIM产物。
铁磁非线性是由含有铁磁材料的金属器件在导电时因随电流流动使导体电路磁导率产生变化引起的，这和一个电路电感的非线性变化非常相似，它导致两个或两个以上信号产生非常强的PIM产物。
这种非线性是一种磁饱和畸变的形式，且不随时间而变化，通常情况下比普通的接触非线性好得多（如图3所示）。
图3 铁磁非线性2. 电热效应近期的一些研究报导了微带传输线上电热引起的PIM产物。
电热引起电导率的调制是传输线上PIM的支配性的物理机理，PIM的产生是由电流相关的非线性引起的。
电热效应的基本过程是：导体中电流产生焦耳热，产生的热将跟踪电信号的包络，热的变化引起温度的变化，进而引起电导率变化，而电导率的变化反过来会影响导体中的电流，电流的变化必然导致焦耳热的变化，并进一步影响到电导率。
这是一个不断反馈的过程，这种变化会在集总微波终端和衰减器上产生PIM失真。
（三）其他非线性效应1. 表面效应金属表面的磨损或污染可能会引起PIM失真，这种现象叫做表面效应。
虽然人们普遍接受铜越粗糙产生的PIM电平越高的观点，但相关联的物理机理仍很模糊。
表面焊接层对PIM的影响如图4所示。
由图可知，缺少焊接层会引起更高的PIM产物，这是由于铜轻微地粘在基板上，降低了接口质量。
图4 三氟甲基焊接对PIM的影响金属表面的磨损也会影响PIM的产生。
在表面粗糙度的测试中，相对于电流方向做横向和纵向的擦磨处理。
当残余PIM电平为-144dBm时，横向擦磨可使PIM电平增加13-22dB，而纵向擦磨使PIM电平增大1-4dB。
综上所述，表面效应对PIM的产生是有贡献的。
三、无源互调的抑制措施研究了无源非线性的类型和机理以后，为了尽量避免PIM产物带来的影响，我们可以采取若干措施使通信系统中的无源互调产物降到最低。
其抑制措施主要包括以下几个方面：（1）在通信系统中辐射信号能够到达的地方或者附近，尽量不要使用铁氧体、钴、镍、不锈钢等铁磁材料。
如果必须使用，那么必须涂上一定厚度的银板或铜板。
（2）将金属接触减至最少，特别是松动接触和转动连接。
如果确实不可避免，那么在这些接触或连接上应提供绝缘或可能的替代电流路径。
（3）在电流路径中要避免使用调谐螺钉或金属-金属接触的活动器件，如果非用不可，应将它们放在低电流密度区域。
（4）保持热循环尽可能小，因为材料和金属结的膨胀和收缩能够引起较大的PIM干扰。
（5）提高线性材料的连接工艺。
若有可能就用捆绑连接，但要确保这些连接是可靠的，无非线性材料、无裂缝、无污染或无腐蚀。
（6）在传导路径中应使用较大的导体或金属之间有更大的接触面积来保持低的电流密度。
尽量减少粗糙表面和尖锐边缘暴露在辐射信号区域。
（7）使用同轴电缆时，最好选用刚性屏蔽电缆。
当使用编织电缆时，应选用最高填充因子的编织物。
编织物不能用铁磁材料制造，铜镀银是最好的编织材料。
电缆长度应尽量减至最短，特别是使用软波导或软电缆时。
（8）非线性元件，如集总虚拟负载、环形器、隔离器和某些半导体器件的使用应减至最少。
（9）高功率发射信号和低电平接收信号之间应由滤波器和物理分离法达到良好的隔离。
如果将这两路信号设计成各自独立的信道，独立的发射、接收天线，则PIM产物可以得到很好的控制。
（10）频率计划应考虑高阶PIM产物，因为它们在某些通信系统中可能是潜在干扰信号。
（11）如果高低功率信号不可避免地要使用一个公共信道，那么降低PIM 的出发点是合理地选择发射频率和接收频率。
在多通道通信系统中，完全分离收发频率是不可能的。
因此减小PIM干扰的最佳途径是把收发频率尽可能离得远些。
（12）采用合理的焊接，且尽量保证焊接面光滑，如果焊接面不光滑或有毛刺时也会导致PIM的产生。
（13）防止通信系统各种器件的锈蚀，尽量不要用手触摸元器件。
在使用同轴电缆之前应从端器件开始逐一清理干净，接插件接头在每次使用后均应清洗。
切记不要将接插件浸入液体清洗剂中，因为这样会使污染物进入其内死角。
除了上述措施外，良好的工艺、仔细的计划、严格的质量控制和高标准的操作维护措施同样非常重要。
应注意的是，虽然在设计和制作阶段适当注意细节可以大大降低PIM电平，但是一个完全没有PIM干扰的通信系统是不可能存在的。
四、结论通过对无源互调干扰的产生机理及其抑制措施的研究，我们明白了微波器件的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。
接触非线性指的是任何具有非线性电流电压行为的接触引起的非线性；材料非线性指的是具有固有非线性导电特性的材料引起的非线性。
从接触非线性机理、材料非线性机理和其他非线性效应三个方面，对无源互调的产生机理进行了分析和讨论。
最后给出了通信系统中无源互调干扰的主要抑制措施。
这将为下一步无源互调的分析与测量研究打下坚实的基础。
参考文献：[1]张世全. 微波与射频频段无源互调干扰研究[D]：[博士学位论文]. 西安：电子科技大学，2004.[2]Lui P. L. Passive intermodulation interference in communication systems. IEE Electronics & Communication Engineering Journal，1990，2（3）：109-118.[3]Helme B. G. M. Passive intermodulation of ICT components. IEE Colloquium on Screening Effectiveness Measurements. London，1998，1/1-1/8.[4]Muhammad Taher Abuelma ‘atti. Carrier and intermodulation performance of limiters excited by multicarriers. IEEE Trans on Aerospace and Electronic Systems，Jul 1994，30（3）：650-659.[5]王辉球. 无源互调问题的初步研究[D]：[硕士学位论文]. 西安：航天工业总公司五零四研究所，1997.[6]张世全. 通信系统中的无源互调干扰与微放电[D]：人民武警出版社，2010.。