无源互调测量及解决方案

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1、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（Passive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

2、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

3、。　　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

4、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IEC推荐的测量方法。　　　　4、无源互调测量面临的新挑战　　随着通信技术的不断发展，新的系统干扰问题不断出现，给测量工作者带来了新的挑战。　　（1）反向互调测量　　在一些功率合成系统或者多载频的共用系统中，当两个大功率信号同时作用于一个两端口器件的输入和输出端时，在输出端口将会产生很大的互调产物。在多系统合路平

5、台（POI）系统中情况更为复杂。各种不同频段的载频同时进入系统，除了本频段的互调干扰外，还会产生跨频段的互调干扰。　　（2）测量范围　　典型的无源器件，如定向耦合器、功率分配器、双工器、连接器和电缆组件等，其互调产物通常在-120～-100dBm，也就是相对于43dBm测量条件下的-163～-143dBc；而某些器件的互调产物更大，如铁氧体器件的互调产物可达-60dBc甚至更大。对于前一类器件，不要求测量系统的测量范围太大。目前同类产品的互调测量上限是-65dBm，也就是43dBm条件下的-108dBc。对于后一类器件，可以采

6、用通用的频谱分析仪测量。频谱分析仪是一种通用的射频分析仪器，也称为“射频万用表”。既然获此美誉，频谱分析仪的动态范围必定足够大。即使是低端频谱分析仪，测量范围也可以达到-150～30dBm。　　（3）测量精度　　对于无源互调测量系统的测量精度，虽然目前还没有相应的国际标准，但是无源互调的测量精度依然是有章可循的。与测量精度有关的因素有功率校准和系统的剩余互调。　　●功率校准　　功率校准对于测量精度有很大关系。从理论上说，载频增加1dB，互调产物增加3dB。在IEC推荐的测量方法中，建议加载到DUT的测量功率是每载频43dBm，

7、这个值已经成为行业的标准测量功率。随着通信系统功率的不断增加，参照功率标准并非一成不变，可能会出现更高的参照功率标准。　　要准确校准测量端的功率，频谱分析仪不是最合适的选择，因为频谱分析仪的幅度测量精度通常为±1dB，加上衰减器的影响，总的功率误差可能超过±1dB。大功率测量的最佳手段莫过于通过式功率计，这种功率计采用高方向性的定向耦合器，可以提供大功率在线测量。　　●系统的剩余互调　　测量系统自身的剩余互调值是系统的最主要指标之一。系统剩余互调和DUT互调之间的差值决定了测量结果的精度。在IEC中建议的可接受的系统剩余互调和

8、DUT互调之间的差值为10dB。这意味着系统的测量误差为+/-dB。在小互调测量情况下，这个误差完全可以接受。对于大互调测量（大于-80dBc时），10dB的余量似乎小了些，20dB比较合理。　　5、无源互调测量系统的实现需要考虑的要素　　无源互调测量实际上是在实验室重现器件