常見(jiàn)問(wèn)題解答

什么是無(wú)源互調(diào)（PIM）？

無(wú)源互調(diào)與有源互調(diào)相類(lèi)似，只是無(wú)源互調(diào)是無(wú)源器件產(chǎn)生的。只要在一個(gè)射頻導(dǎo)體中同時(shí)存在兩個(gè)或兩個(gè)以上RF 信號(hào)，就會(huì)產(chǎn)生互調(diào)。當(dāng)器件中存在一個(gè)以上的頻率時(shí)，任何無(wú)源器件都會(huì)產(chǎn)生無(wú)源互調(diào)產(chǎn)物。由于不同材料的連接處的具有非線性，信號(hào)會(huì)在結(jié)點(diǎn)混合。典型地，其奇數(shù)階互調(diào)產(chǎn)物（如IM3=2*F1-F2）會(huì)落在基站的上行或接收頻段內(nèi)，成為干擾接收機(jī)工作的信號(hào)。它會(huì)造成獨(dú)立于接收機(jī)隨機(jī)底噪的接收機(jī)減敏現(xiàn)象。

產(chǎn)生PIM 的典型原因？

在射頻器件（天線、電纜、濾波器等）中，有三個(gè)典型的成因：

在一個(gè)完整的基站中，大功率放大器和接收機(jī)濾波器之間的任何無(wú)源器件都會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的無(wú)源互調(diào)信號(hào)。鐵塔（“生銹螺釘噪聲”）或發(fā)射天線的直射波周?chē)慕饘傥镔|(zhì)也會(huì)產(chǎn)生無(wú)源互調(diào)信號(hào)。

什么是IM3 和IM5？

它一般用來(lái)說(shuō)明我們所討論的互調(diào)產(chǎn)物的階數(shù)。IM 表示“互調(diào)（inter-modulation）”。緊跟著的數(shù)字是產(chǎn)生互調(diào)產(chǎn)物的兩個(gè)母信號(hào)的整數(shù)倍頻之和。通過(guò)下表，可以很好的理解這個(gè)概念：

一般來(lái)說(shuō)，階數(shù)越小能量越大。盡管如此，在選頻系統(tǒng)中，接收機(jī)中的五階互調(diào)產(chǎn)物大于三階互調(diào)產(chǎn)物也是有可能的。

如果定義“良好”的PIM 值？

一個(gè)給定的 RF 器件所要求達(dá)到的無(wú)源互調(diào)水平對(duì)于該器件所在的最終系統(tǒng)的性能來(lái)說(shuō)，是非常重要的。例如，天線必須具有良好的無(wú)源互調(diào)特性，這是因?yàn)樘炀€所產(chǎn)生的無(wú)源互調(diào)將會(huì)被基站發(fā)射和接收。此外，發(fā)射天線幾乎完全受制于基站的載波功率。另一方面，接收機(jī)的“清除”濾波器的無(wú)源互調(diào)性能要求不是很高。該濾波器可能位于雙工器的另一邊，因此可以完全避免載波功率進(jìn)入它的輸入端口。

最后，客戶(hù)可以自定義可接受的最大無(wú)源互調(diào)值和載波功率值。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)注入兩個(gè)+43dBm（20W）的載波信號(hào)時(shí)，天線的三階互調(diào)指標(biāo)為-100 到-110dBm。

PIM 是否隨功率值的改變而變化？

盡管產(chǎn)生的PIM 的功率和母載波功率之間不一定存在直接的關(guān)系，PIM 還是會(huì)隨功率的改變而變化的。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，寬帶器件結(jié)束于一個(gè)寬帶負(fù)載；典型情況下，載波功率每增加1 dB，三階互調(diào)響應(yīng)就增加大約3dB（假設(shè)載波功率相等）。盡管如此，還有很多因素會(huì)影響這個(gè)良好而簡(jiǎn)單的關(guān)系，這些因素包括：

一般而言，當(dāng)發(fā)射機(jī)功率增加時(shí)，基于整個(gè)系統(tǒng)性能的無(wú)源互調(diào)的阻抗就越為重要。

典型地，當(dāng)一個(gè)TDMA 系統(tǒng)充分提供可利用的頻率和信道時(shí)隙，或者當(dāng)一個(gè)CDMA系統(tǒng)通過(guò)增加前向功率來(lái)增加系統(tǒng)容量時(shí)，無(wú)源互調(diào)值都會(huì)增加。

PIM 是否隨頻率的改變而變化？

PIM 是否隨頻率而變化是看情況而定的。其中一個(gè)基本條件就是，位于單獨(dú)一點(diǎn)（不是分布式空間存在）的，且與傳輸線（或者RF 激勵(lì)源）的阻抗相匹配的單個(gè)互調(diào)源會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與頻率無(wú)關(guān)的各向同性的互調(diào)信號(hào)。這類(lèi)似于天線理論中經(jīng)典的射頻“點(diǎn)聲源”理論。

假定PIM 的點(diǎn)聲源存在（至少是理論上地），那么現(xiàn)實(shí)中，射頻器件可以用多個(gè)PIM 源組合來(lái)模擬。這些源所產(chǎn)生的互調(diào)具有與RF 母載波信號(hào)有關(guān)的相位關(guān)系。

一旦器件中每一個(gè)點(diǎn)聲源都產(chǎn)生無(wú)源互調(diào)，那么這些PIM 信號(hào)自身就會(huì)進(jìn)行矢量組合（不是建設(shè)性的，就是破壞性的）產(chǎn)生一個(gè)合成的PIM 響應(yīng)。PIM 源之間的相位關(guān)系依賴(lài)于物理分隔，射頻信號(hào)在互調(diào)源間傳輸必須通過(guò)的電介質(zhì)，以及母載波信號(hào)的頻率。

假設(shè)現(xiàn)實(shí)情況中，所有器件都有一個(gè)以上的PIM 源，那么器件將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與頻率有關(guān)的PIM 響應(yīng)是非常有可能的。盡管，

是否可以使用DCS-1800 頻段的PIM 測(cè)試系統(tǒng)測(cè)量在900MHz 蜂窩頻段使用的電纜？

即使長(zhǎng)電纜（大于 1/2 波長(zhǎng)）能夠在反方向產(chǎn)成一個(gè)與頻率有關(guān)的PIM 響應(yīng)，周期性的波動(dòng)常常與集成電纜的電長(zhǎng)度有直接的關(guān)系。是的，電纜的PIM 響應(yīng)與頻率有關(guān)。盡管如此，如果在整個(gè)掃頻帶寬中測(cè)量集成電纜的包括峰值和零值的PIM 值，那么就可以在測(cè)試頻段中捕獲PIM 源合成互調(diào)的最差值。

只要單獨(dú)的PIM 源不要隨頻率的改變而劇烈變化，以及集成電纜的損耗不要隨頻率有略微的改變，那么在1800MHz 頻率上測(cè)得的PIM 性能將會(huì)很好的轉(zhuǎn)換成在900MHz 上期望得到的具有代表性的無(wú)源互調(diào)性能。

盡管如此，這個(gè)話題提出了一個(gè)有趣的解釋。當(dāng)載波頻率增大時(shí)，被測(cè)器件的導(dǎo)體的RF 透入深度也趨于增加。對(duì)于相等的載波功率，在1800MHz 上的電流密度將大于900MHz 上的電流密度?；谶@個(gè)原因，在900MHz 頻段測(cè)試電纜所產(chǎn)生的PIM 結(jié)果將好于該條電纜在1800MHz 頻段下測(cè)試所獲得的結(jié)果。

概要：要完全確定一條集成電纜在給定的頻段中的PIM 值，就應(yīng)在該頻段內(nèi)進(jìn)行測(cè)試。只是為了大致表示集成電纜的互調(diào)特性（或者完整地包括機(jī)械電纜接頭界面），那么測(cè)試某一個(gè)頻段就可以得到一個(gè)可以代表電纜在整個(gè)頻段中特性的互調(diào)結(jié)果。

如何表示PIM？

典型地，無(wú)源互調(diào)表示絕對(duì)功率（單位為 dBm），或者是僅對(duì)一個(gè)測(cè)試信號(hào)的相對(duì)功率？（單位為dBc）。例如，由兩個(gè)+43dBm 信號(hào)產(chǎn)生的一個(gè)-110dBm 的互調(diào)信號(hào)，也可以表示為-153dBc。

在兩個(gè)載波信號(hào)不相等的情況下，Summitek 公司制定了一個(gè)慣例，即單位dBc 是相對(duì)于最大的載波信號(hào)而言的。

注意在給定PIM 性能值時(shí)，通常要說(shuō)明載波信號(hào)值，這是非常重要的。這同樣可以應(yīng)用在以dBm和dBc 為單位表示PIM 的情況。

是否可以使用底噪為-140dBm 的PIM 測(cè)試系統(tǒng)測(cè)量一個(gè)-140dBm的PIM 響應(yīng)？

隨機(jī)底噪（kTBF）和PIM 底噪之間有明顯的差別，而后者作為“殘余互調(diào)水平”更精確地進(jìn)行重申。對(duì)兩個(gè)參數(shù)的討論如下：

這是因?yàn)樵跍y(cè)量過(guò)程中，分析儀的殘余互調(diào)會(huì)與被測(cè)器件真實(shí)的互調(diào)矢量合成，因此，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)很高的測(cè)量不可靠性。通過(guò)使用高質(zhì)量的雙工器、濾波器和精良的構(gòu)造，以及低互調(diào)電纜測(cè)試系統(tǒng)的殘余互調(diào)可以降低系統(tǒng)的殘余互調(diào)。

注意：平均化（或減小頻譜分析儀的帶寬分辨率）不會(huì)降低殘余互調(diào)水平。平均化只是用來(lái)降低接收機(jī)的底噪水平。為了最有效的測(cè)量時(shí)間，最大化測(cè)試系統(tǒng)響應(yīng)，成為瞬時(shí)PIM，僅采用足夠的平均化（或盡量寬的帶寬分辨率）來(lái)維持接收機(jī)的底噪至少比期望的PIM 最小值小10dB。

PIM 是否隨時(shí)間的改變而變化？

有可能。我們發(fā)現(xiàn)有兩種典型的PIM。第一種是一種自然脈沖，一般與施加大功率RF 信號(hào)于不良的機(jī)械結(jié)點(diǎn)所產(chǎn)生的周期性衰減有關(guān)。這種類(lèi)型的互調(diào)會(huì)以一個(gè)寬帶的短脈沖（小于1 秒）形式出現(xiàn)，類(lèi)似噪聲的能量。在一些器件和系統(tǒng)中，這些測(cè)到的脈沖的時(shí)間間隔從2、3 秒到幾小時(shí)隨機(jī)不等。

第二種PIM 的產(chǎn)生狀態(tài)更加穩(wěn)定、連續(xù)。RF 導(dǎo)體中和表面的發(fā)熱會(huì)造成整個(gè)接觸面的瞬間變化。

其結(jié)果是PIM 隨時(shí)間而改變。其經(jīng)典樣例是測(cè)量結(jié)構(gòu)不良的或受制于機(jī)械應(yīng)力的集成電纜所得的PIM。該集成電纜的PIM 特性起初非常良好，但當(dāng)電纜發(fā)熱時(shí)，其PIM 特性就會(huì)變差。有趣的是，有時(shí)剛好相反。開(kāi)始時(shí)，集成電纜的互調(diào)特性很差，但是當(dāng)發(fā)熱造成機(jī)械接觸面膨脹（或壓縮）后，PIM 隨時(shí)間而改善。

考慮到操作需要和基站現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境。風(fēng)、雨、陽(yáng)光（包括熱循環(huán)）等因素會(huì)持續(xù)作用在天線、集成電纜和連接架上的機(jī)械接觸面上。如果由于陽(yáng)光直射導(dǎo)致RF 接頭發(fā)熱，使電纜、接頭和天線不能正常工作，那么，PIM 值就會(huì)上升（或下降）。

前向和反向（反射）互調(diào)值是否有區(qū)別？

由于集成設(shè)備中的多個(gè)PIM 源產(chǎn)生的互調(diào)信號(hào)實(shí)際上是矢量信號(hào)，因此，相關(guān)的相位關(guān)系將決定被測(cè)器件某一點(diǎn)上所測(cè)得的所有（標(biāo)量）PIM 的值。利用操作說(shuō)明書(shū)“測(cè)量RF 集成電纜的PIM 特性”中的模型，我們發(fā)現(xiàn)在端口2 測(cè)得的所有同相的互調(diào)響應(yīng)都與互調(diào)頻率無(wú)關(guān)，而端口1 上的反向互調(diào)響應(yīng)則是端口1 的互調(diào)響應(yīng)和互調(diào)源在端口2 上有相位差的互調(diào)響應(yīng)的合成響應(yīng)。由于反射互調(diào)是不同相位的互調(diào)源的矢量合成，所以認(rèn)為反射互調(diào)響應(yīng)是頻率和集成設(shè)備電長(zhǎng)度的特性。

盡管如此，現(xiàn)實(shí)中，前向互調(diào)響應(yīng)可能會(huì)由于與頻率無(wú)關(guān)而無(wú)法測(cè)量，也可能不是最嚴(yán)重的互調(diào)響應(yīng)。這是由于現(xiàn)實(shí)情況和上面提及的簡(jiǎn)單的模型之間的區(qū)別。在互調(diào)頻率和載波頻率的諧振頻率上，使用更復(fù)雜的模型來(lái)說(shuō)明更復(fù)雜的阻抗和損耗情況，可以逐步更加精確地預(yù)報(bào)PIM 的測(cè)量結(jié)果。

互調(diào)是否隨載波頻率區(qū)間而變化？

由于被測(cè)器件中單個(gè)互調(diào)源的相位與母載波相位有關(guān)，所以改變載波頻率將會(huì)改變PIM 信號(hào)的相位關(guān)系?；跍y(cè)得的合成PIM 的頻率不同，當(dāng)載波頻率改變時(shí)，PIM 的測(cè)量結(jié)果也會(huì)隨之改變。

RF 源是否要進(jìn)行鎖相使之與載波匹配？

如果使用兩個(gè)信號(hào)進(jìn)行測(cè)試，就不需要鎖相。當(dāng)使用兩個(gè)載波信號(hào)時(shí)，載波間相關(guān)的移相器轉(zhuǎn)速是由頻率區(qū)間決定的。載波將在給定的頻率區(qū)間中，以固定的速率，周期性地先同相后異相進(jìn)行合成。

相對(duì)于其中一個(gè)載波的相位，將載波進(jìn)行鎖相在一起將會(huì)迫使兩個(gè)載波相位在一個(gè)已知的瞬間相交。盡管如此，它不會(huì)對(duì)產(chǎn)生的PIM 水平造成影響。

如果在測(cè)試中使用3 個(gè)或以上載波時(shí)，第3 個(gè)載波的相位就顯得尤為重要了。通過(guò)把三個(gè)載波鎖相在一起，并調(diào)節(jié)它們相關(guān)的相位，從而在第3 個(gè)載波上就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)特異相位點(diǎn)與前兩個(gè)載波的已知的相位相交點(diǎn)相匹配。例如，這可以用來(lái)在被測(cè)器件的一組固定頻率的特異相點(diǎn)上建立一個(gè)最差的電流密度。

不管你是使用2 個(gè)、3 個(gè)還是100 個(gè)載波進(jìn)行PIM 的測(cè)試，將所有時(shí)鐘連起來(lái)使測(cè)量中RF 頻偏的影響最小化，這是一個(gè)很好的習(xí)慣。當(dāng)你使用非常窄的接收機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)PIM 測(cè)試時(shí)，這就顯得尤為重要了。

采用16 個(gè)信號(hào)和2 個(gè)信號(hào)做PIM 測(cè)試的區(qū)別是什么？

當(dāng)使用2 個(gè)信號(hào)測(cè)量PIM 時(shí)，我們只對(duì)每一階中的一個(gè)互調(diào)響應(yīng)有興趣。這與采用16 個(gè)信號(hào)做PIM測(cè)試形成對(duì)比。在這種情況下，將會(huì)有一個(gè)從頻譜分析儀上所顯示的三階互調(diào)響應(yīng)篩選而來(lái)的門(mén)限值。根據(jù)被測(cè)器件的特性，該門(mén)限可能是非常平坦的，也有可能是形狀復(fù)雜的。一般來(lái)說(shuō)，器件的PIM 值就是測(cè)量所得的最大的響應(yīng)。

使用16 個(gè)信號(hào)做測(cè)試的優(yōu)勢(shì)是，可以在單一一個(gè)測(cè)量過(guò)程中得到器件的PIM 頻率響應(yīng)。這個(gè)頻率響應(yīng)可以通過(guò)掃描預(yù)先設(shè)定的載波的頻段，在Summitek 公司的無(wú)源互調(diào)分析儀（或計(jì)算機(jī)控制的PIM 系統(tǒng)）上顯示，這個(gè)過(guò)程與傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量過(guò)程非常相似。

比較16 信號(hào)和2 信號(hào)的測(cè)量結(jié)果是很困難的。一部分使用者說(shuō)采用2 信號(hào)掃頻測(cè)量是很難通過(guò)測(cè)試的；而另一部分使用者則認(rèn)為16 信號(hào)掃頻測(cè)量更為嚴(yán)格。我們將進(jìn)行更多的對(duì)比測(cè)試，當(dāng)有結(jié)論時(shí)，Summitek 公司將會(huì)繼續(xù)更新“常見(jiàn)問(wèn)題解答（FAQ）”的。

為什么我們要關(guān)注PIM？

基本上，PIM 體現(xiàn)了整個(gè)基站的特性，是非常重要的。雖然大多數(shù)無(wú)線發(fā)射和接收頻段的選擇非常謹(jǐn)慎，避免最大的互調(diào)產(chǎn)物落入接收頻段，且避免自身的高階互調(diào)產(chǎn)物（如IM5，7，9）落入一些通信頻段。但是，更多的情況是，附近競(jìng)爭(zhēng)者的基站（或共站的競(jìng)爭(zhēng)者）所產(chǎn)生互調(diào)產(chǎn)物會(huì)成為棘手的干擾源。

在接收機(jī)中，PIM 產(chǎn)物作為干擾出現(xiàn)。一旦PIM 的功率超過(guò)接收機(jī)的隨機(jī)底噪（kTBF），系統(tǒng)的載干比（C/I）會(huì)出現(xiàn)反作用。這是因?yàn)橐话銇?lái)說(shuō)，當(dāng)平均發(fā)射功率增加時(shí)，PIM 產(chǎn)物也會(huì)顯著增加；當(dāng)基站出現(xiàn)滿載時(shí)，PIM 可能對(duì)基站造成嚴(yán)重的影響。當(dāng)容量達(dá)到最大時(shí)，PIM 就會(huì)上升，干擾基站的正常工作。

PIM 是否有測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)？

國(guó)際電聯(lián)（IEC）組成了一個(gè)技術(shù)委員會(huì)（TC46/WG6），其職責(zé)如下：

“為 RF 和微波頻率范圍的無(wú)源器件（如接頭、電纜、集成電纜、波導(dǎo)的集成設(shè)備和組件等）準(zhǔn)備無(wú)源互調(diào)測(cè)試方法以及研究相關(guān)的限制規(guī)定。與TC102 就有關(guān)天線的事宜，與SC48B 就有關(guān)考量PIM 接頭的事宜，以及與其他相關(guān)委員會(huì)和其附屬委員會(huì)保持緊密聯(lián)系，團(tuán)結(jié)協(xié)作，來(lái)保證最廣泛的認(rèn)知，最大的相關(guān)參與性，并且投身實(shí)現(xiàn)委員會(huì)職責(zé)工作。

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