无源互调分析及建议
浅谈无源互调测量技术
浅谈无源互调测量技术SUBSCRIBE to US由于衰减效应严重影响了通信网络的运行，因此PIM在无线通信领域越来越受关注。
只要当两个频率以上的信号遇到一个非线性的电学结或类似物质，就会产生互调。
其结果是产生了我们不想要的信号，这个信号的频率可以由最初的原始频率经过计算得到，它可以导致系统容量的减少，和（或）通话质量的降低。
蜂窝小区中容量的减少和通话质量的降低将导致无线通信服务提供商收入的减少。
当受影响的客户对该服务提供商失去信心，并且改换成使用竞争对手的服务时，那么该服务提供商的经济损失将是不可预计的。
通过与世界各国的工程师和技术人员的交流，Summitek公司与器件制造商、下游供应商、现场经理和服务提供商讨论过有关互调的问题。
Summitek结合了通过制造和发展其PIM分析仪而获得相关的知识，形成的PIM测量基本方法，以及构筑Summitek分析仪的测试性能等方面，从而逐步形成了现有的观点和看法。
Summitek建议如下：· 在强调性价比的现实情况下，一味的坚持“低”互调原则是很难满足市场的大量需求的。
· PIM的评估设备应该采用动态的测量方法。
· 由于频率是依赖于许多设备及其子系统的特性，因此固定频率的测试方法可能是不适合的。
PIM的形成原因设计、制造和维护都是产生互调的原因。
就互调而言，良好的设计是必要条件，但不是成功的充分条件。
同时，许多公司认为互调可以简单得通过一些设计规则来控制。
避免使用含铁材料、使连接结点的数量最少化。
设计中所有的连接结点必须是精确的，并且在足够的压力下还能维持很好的连接。
焊接或冷焊所有的结点；避免不同材料间的直接接触；电镀所有的表面，防止氧化；确保电镀的均匀以及足够的厚度。
虽然这些规则看似简单，但是完美地实现他们才是成功的关键。
理想过程中的微小偏差可能导致无法容忍的互调。
现实环境下可能发生的情况：部件间的简单连接；螺杆和紧固件的不切当的扭矩；连接处的焊接不良；电镀前没有彻底充分清洗部件；污染的电镀槽；电镀材料的结构；使用错误的材料；电镀的附着力差。
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
天线无源互调干扰分析与建议
李 新中
杨
军
中国联 通研 究院
口 引言
在 移 动 通 信 系 统 中 ， 天 线 的 无 源 互 调 是
一
互调信号强度 （ ｍ ：。 亘 ｄ ） ｌｌ （ Ｂ ｇ
２． 天 线 无 源 互 调 产 生 的原 因 ２
）
（ ２）
个 很 关 键 的 指 标 ，对 无 线 通 信 质 量 有 重 要 的
影 响 。 行 业 标 准 中 规 定 的 天 线 三 阶 无 源 互 调 ≤一１７ｄ ｍ，该 标 准 的制 定 很 大 程 度 上 参 照 了 ０ Ｂ 罔 外 天 线 指 标 的 相 关 规 定 。 目前 业 界 对 于 行 业 标 准 中 这 一 指 标 规 定 存 在 一 定 的 争 议 ， 一 方 面 认 为 对 于 国 内 目前 的生 产 工 艺 水 平 和 移 动 通 信
天 线 的 互 调 是 指 当两 个 或 多 个 发 射 频 率 信 号经过 天线时 ，由于天线的非线性 而产生的 、
与原 信号频率及倍频有和差关系的干扰信号 。
天 线 无 源 互 调 干 扰 信 号 基 本 由 以 下 ４ 方 个 面原 因产 生 ：
系统 要求来说 ，该指标 过于严厉 ；一方面 认为
目
天 线 无源 互调 基 础
无 源 互 调 是 在 非 线 性 射 频 线 路 中 由 载 波 信
因 此 ， 如 果 要 从 降 低 天 线 本 身 非 线 性 上 降 低 互 调 干 扰 ，应 该 提 高 天 线 金 属 部 件 材料 纯
２１ 无 源 互 调 定 义 ．
度 ，保证 天线部件之 间的 良好接触 以及改善金
无 源 互 调 是 天 线 高 质 量 的 保 证 ，是 合 格 的 天 线 供 应 商 应 达 到 的 基 本 标 准 。 那 么 ，该 指 标 的 制 定 是 遵 循 哪 些 原 则 ？ 目前 ～ ０ Ｂｍ的 指 标 能 否 １７ ｄ 满 足 移 动 通 信 的 系 统 要 求 ？ 制 定 指 标 时 是 否 预 留了指标余量？ 中 是互调阶数 。
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。
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）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。
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
连接器无源交调的产生与预防课件
•连接器无源交调的产生与预防
•10
•连接器无源交调的产生与预防
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3）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。 4）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。 5）导电体表面不得有斑点和锈蚀。 6）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。 7）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。
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。
•连接器无源交调的产生与预防
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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。
生的无源交调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。
•连接器无源交调的产生与预防
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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。
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。
无源互调(PIM)影响因素及常见问题(二)
无源互调（PIM）影响因素及常见问题（二）6.2.2 PCB对PIM影响因素总结（1）PIM值受电流密度的影响与设计的电路有关，电流密度越小，其PIM性能越好。
（2）铜箔表面越粗糙，其PIM性能越差，反之铜箔表面越光滑，PIM性能越好。
（3）线路使用阻焊油和化学锡进行表面处理可以优化PIM，约小4-6dBc。
不过化学锡的厚度对于PIM值几乎没有影响，化学镍金的PIM性能较差。
（4）材料结构，尽量避免出现阻抗不连续性，尽可能保持一致的阻抗特性，选用低PIM 的材料（如PTFE或PIM材料）。
（5）介质层厚度对PIM影响还需进一步验证。
（6）铜厚越小，互调性能越好，这是因为越厚的铜厚，蚀刻效果越差，蚀刻毛边对互调性能产生影响。
（7）线路蚀刻的毛边/蚀刻因子，蚀刻因子控制≧3.0,毛边越小，PIM性能越好。
阻焊前处理建议采用微蚀工艺。
（8）表面油墨厚度,油墨越厚，PIM性能越好。
（6）镀层表面氧化，导电性不好，镀层厚度不够。
（7）含有磁性材料，如铁、钴、镍等。
（8）介电常数温度系数（TCDk，用于衡量Dk随温度变化）,越低越好。
（9）线长从254mm-76.2mm为材料损耗性能最常见的规格,线长254mm,127mm,76.2mm。
线长越长，互调值越差。
（10）线宽从2.0mm开始减半直径到0.25mm,可考察驻波差异对互调的影响。
线宽缩窄，阻抗增加，反射能量也随之增加，反射能量与入射能量叠加导致能量汇集，最终导致被测线路的温度上升。
互调值与温度呈反比，线宽缩窄导致温度升高，从而互调变差。
（11）PCB级要在RF板的微带线两边引入接地，最好不要单纯的只是一根线而不去选择顶层地，测试结果表现顶层地会改善一些PIM。
（12）板内微带线如需要电容，尽量用Q值小的，其选频效果要稍好一些。
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。
探究室内分布系统无源互调干扰问题排查与整治
探究室内分布系统无源互调干扰问题排查与整治摘要随着我国社会经济的不断发展，科学技术水平得到迅速的提升，室内覆盖系统的出现，改变了人们的日常生活，并成为影响人们日常生活的重要因素。
在网络通信行业中，主要是通过打电话、使用网络来缩短人与人之间的距离。
基于此，加强无源互调干扰问题的排查与整治就很有必要。
关键词室内分布系统;无源互调干扰;问题;排查;整治1 无源互调在无线通信系统中，随着固定带宽内需要通过的语音和数据信息日益增加，无源互调成为限制系统容量的一个重要因素。
如同在有源器件中一样，两个或更多的频率在非线性器件中混合在一起便产生了杂散信号—无源互调。
当杂散互调信号落在基站的接收频带内，接收机的灵敏度就会降低，从而导致通话质量或系统载波干扰比（C/I）的降低，和通信系统的容量减少。
无源互调由许多因素引发，其中包括：机械接触不良、射频通道中包含的磁性导体和射频传导面的污染等等[1]。
2 室内无源互调干扰概述无源互调是由无源器件产生的非线性互调，无源器件非线性大致分两种，即接触非线性与材料非线性。
无源互调的表面特征通过绝对功率电平与相对功率电平表现出来。
室内系统干扰共有四个部分，即无源互调干扰、C网对G网干扰、同邻干扰以及直放站与干放有源干扰。
在这四种干扰中，除了无源互调干扰外，其他三种干扰是比较容易处理的[2]。
3 无源互调干扰的检测及排查在查看某个地方是不是存在无源互调干扰的时候，通常可以使用以下几种办法来测试：第一种，在小区范围之内如果有疑似互调干扰出现并且也在系统指示上显示了有关的数据，那么就可以使用基站测试功能在大清早的时候进行检测以确定是不是真的存在互调干扰现象，当出来测试结果之后，和以前的干扰带话统进行对比，然后再对这个小区是不是互调干扰做出进一步的确认。
第二种可以使用频谱仪进行检测在不断开网络的前提下，对小区内的各个时段进行检测，在上级波段内小区的波谱如果是左面低右面高，那么就可以断定这个小区存在无源互调干扰。
无源互调测试仪检测方法及功能分析_JOINTCOM
无源互调测试仪检测方法及“工兵行动”所需互调仪功能分析目录一. 互调仪整机性能测试 (3)1.残余互调(自身互调)测试 (3)2.标准件测试测试 (3)3.总结 (4)二. 互调仪模块性能测试 (4)1.发射模块测试 (4)2.接收模块测试 (4)3.总结 (5)三. 互调仪一致性测试 (5)四. “工兵行动”所需互调仪功能分析 (5)1. 中国移动需要什么样的互调仪？ (5)2.为什么互调仪的重量要求足够轻？ (5)3.为什么互调仪必须要测量频谱？ (6)4.为什么国际标准EGSM便携互调仪国内不能使用？ (7)一. 互调仪整机性能测试互调仪由发射机和接收机组成，因此可以利用其收发特性对整机性能进行验证。
整机性能测试包括两项，一项是残余互调测试，另外一项是标准件测试。
1. 残余互调(自身互调)测试测试设备包括被测互调分析仪、低互调负载、低互调测试电缆，其连接如图1所示，仪表设置如下：两路载波输出功率为+43dBm ，互调阶数为3阶，选择扫频测试，记录整个频段范围内的互调最差点，这个值就是互调仪残余互调。
建议残余互调≤－125 dBm （－168dBc@2×43dBm ），该值越小越好。
残余互调是互调仪的一项重要指标，他决定了仪表的测量范围和测量精度。
根据互调测试IEC 62037相关国际标准，要求测试系统残余互调至少必被测件互调值低10dB ，也就是说残余互调为－125 dBm@2×43dBm 的互调仪，最低可以测到－115 dBm@2×43dBm 无源互调，低于－115 dBm ，测试结果不准确。
反过来也可以讲，在被测件互调值确定情况下，互调仪残余互调值越低，测量结果越精确。
低互调负载图1 残余互调测试框图2. 标准件测试测试低互调负载图2 标准件测试框图测试设备包括被测互调分析仪、标准件、低互调负载、低互调测试电缆，其连接如图2所示。
标准件是一种在确定的功率(2×43dBm)下产生确定互调值（譬如-80dBm 或-100dBm 等）的设备，其外形与一般连接器相同。
微波天线的无源互调问题分析
微波天线的无源互调问题分析【摘要】无源互调（PIM）是由无源电路（如基站移动通信系统中的基站天线）的非线性造成的。
当测量一个微波天线的PIM性能时，标准的PIM产生器对评估测量系统的性能是非常有用的。
本文最终目的是使用一个小型阵列天线或单元天线评估大型阵列天线情况下的小测量环境。
因此我们应该讨论在一个小空间中的天线增益对PIM测量的影响。
【关键词】无源互调；微波天线；小型阵列天线；天线增益1.引言在微波通信系统中，与外界传播媒介接口是天线系统。
天线的选取和设计直接关系到整个网络的质量。
无源互调干扰会使大功率无线通信系统的传输过程中产生畸变从而影响正常通信（如GSM基站）。
其中最关键的部件是天线。
当今天线结构变得越来越复杂，受无源互调干扰影响的风险也随之增加。
因此，天线设计者有必要掌握无源互调干扰及其解决办法，从而针对PIM干扰调整各种天线结构的配置。
本文提出了一个安装在印刷偶极天线上的PIM源，它是文献[6]的修正，还提出了外界PIM源[7]的简化模型。
根据PIM特性给出了它们的性能之后，采用所提出的天线和文献[3][4]中的贴片天线讨论了天线增益对PIM测量的影响。
2.装载在印刷偶极天线上的PIM源和外来的PIM源本文使用一个厚度为1.6mm、介电常数为的印刷电路板，这里铜箔的厚度为。
在半刚性电缆中，印刷电路板上与缝隙线相重叠的外导体有一部分被移去的激励天线。
一个长为的开路短线和长度为的短路线连接到激励点，这对天线的带宽起增大作用。
在天线的顶端安装PIM源（二极管1），二极管安放在狭缝之上，且有一个小的空气间隙存在。
使用了一个由轴向肖特基二极管（RB721Q-40）做成的环状PIM源，本文中选其周长为30mm。
当时提出的天线产生最大的PIM，当时产生最小PIM。
因此，PIM电平由二极管角度决定。
除了产生的PIM之外，这并不影响天线的基本特性。
本文也准备了两种外加PIM源，其组成结构如图1所示。
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。
罗森伯格无源互调分析仪教案资料
罗森伯格亚太电子有限公司
内容
1. 无源互调概述
No 2. 便携式互调分析仪 Image 3. 柜式互调分析仪
4. 应用案例 5. 总结
1. 无源互调概述
什么是无源互调失真？
无源互调失真（PIM）是两个或更多不同频率的信号混合输
No 入到无源器件中，在其它频率产生幅度不同的互调产物。
AMPS （CDMA） 869～894MHz
接收频段（上行） 824～849MHz
EGSM
925～960MHz
880～915MHz
DCS
1805～1880MHz
1710～1785MHz
PCS
1930～1990MHz
1850～1910MHz
UMTS
2110～2170MHz
1965～2060MHz
便携式互调仪性能（2）
研发路线图
No Image
柜式 1995
台式 1997
便携式 2005
下一代便携式 2011
新型便携式互调分析仪
特点
1，集成了互调测试，频谱测试，
No 大功率驻波测试等多种功能
2，运输箱体，便于携带和移动， 3， 防水，防震，防尘
无源器件包括天线、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。
Image
基站的互调失真
无源互调随着载波功率的增加而迅 速增大
No 现代通信系统中，发射机功率越来
越大，接收机灵敏度越来越高。很
Image 低的噪声都会影响通信系统的容量
和质量
现代通信系统共址和共站越来越 普遍。无源互调不仅会对本系统造 成影响，还会对其他通信制式造成 干扰。
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。
无源互调对通信系统的影响及其抑制措施
无源互调对通信系统的影响及其抑制措施[摘要] 本文讨论无源互调对移动通信系统造成的影响，基于幂级数模型介绍了一般无源互调器件的无源互调特征及其对通信系统的影响，并提出了通信系统无源互调的预防和抑制措施。
[关键词] 无源互调通信系统抑制引言随着科技的日益进步，信息和通信对人类所起的作用越来越重要，各种不同类型的通信系统不断更新。
为了使自己公司设计的通信系统立于不败之地，在现代移动通信网络中，一般通过一付发射天线发射几个频道（每个频谱的功率为几瓦到数十瓦），发射天线或者同时作为接受天线使用（双工状态），或者至少位于某个接受天线附近，而通道中这些信号通过无源器件的任何相互作用和混合都会引起不需要的混合信号——无源互调产物（PassiveInterModulation产物）。
它可以直接到达接收通道或者发射天线到达接收天线，成为影响通信系统性能的干扰信号，使通信系统存在一种潜在危险。
二十世纪六、七十年代，国外有不少通信卫星因PIM产物影响而发生故障。
如FLTSATCOM（美国舰队通信卫星）的3阶，MARISAR（美国海事卫星）的13阶，ＭＡＲＥＣＳ（欧洲海事卫星）的43阶以及IS-V（国际通信卫星V号）的27阶等的PIM产物落入接收通带，引起干扰，一度影响了一些国外卫星系统的研制进展和开发使用。
近年来，由于通信设施的增加，无源互调问题引起广泛关注。
2. 无源互调干扰及其影响当两个或两个以上的发射载波在无源器件中相遇时产生的基本信号频率的线性组合产物落入接收通带内，产生无源互调产物。
PIM产物称为1阶、2阶、3阶等。
奇数阶PIM产物最靠近主发射频率，3阶互调产物通常最强，并且不能通过一般的滤波器方法加以抑制。
通常情况下，使用两载波输入时PIM产物之间的频率关系如图1所示。
图1 无源器件非线性的输出频谱图2无源互调干扰的简化说明图图2为无源互调干扰的简化模型。
这些互调产物以下列基本方式产生，考虑频率分别为f1和f2、电压幅度分别为V1和V2的两个非调制信号，其合成电压为（1）当这些信号与非线性器件和材料作用时，输出信号电压是输入信号电压的幂级数，令是依赖于特定非线性的系数。
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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-25M935~960890~915910~915GSM
DCS1805~188
01710~17
85
1730~1785DCS
2）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-10M870~880825~835860~890GSM
CDMA-25M869~894824~849844~919CDMA-25、GSM GSM-25M935~960890~915910~985GSM
移动
GSM-24M
930~954885~909906~978移动GSM、联通GSM
DCS1805~188
01710~17
85
1730~1955DCS、PHS、WCDMA
PHS1900-191
1890~1920WCDMA 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-10M870~880825~8351740~1760DCS
GSM-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。
3、无源互调三阶互调指标的分析
——如果指标要求PIM3:<-120dBc@2*43dBm
对工作在其他功率条件下的互调产物的功率进行估算。
当两个输入载频功率每增大1dBm，PIM3值增大3dBm。