无源互调基本原理

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无源互调基本原理

内容:

了解无源互调的产生原因

了解无源互调的相关概念

了解无源互调的测量方式

什么是无源互调

无源互调(PassiveInter-Modulation,PIM)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具有非线性,信号会在结点混合。wy1

产生原因

在无源器件(包括天线、电缆等)中,PIM有三个方面的成因。

  • 不良的机械结点
  • 材料的磁滞特性
  • 表面或接触面受到污染

安装因素

无源器件安装时,不可靠的连接都是PIM的潜在产生者,因此每个连接点都是问题的潜在源头。

  • 电缆的弯曲度
  • 接头截面的扭力负荷
  • 超过/低于扭矩的接头

自然影响

 

以下的每一种情况都将增加无源器件的互调,毁掉其在网络中的质量,并且最终导致信道的崩溃。

  • 风力造成的摆动
  • 温度日变化
  • 各种不同形式的潮湿
  • 阳光造成的热量负荷
  • 空气中的尘埃

互调的表示方法

 

一般用IMn说明我们所讨论的互调产物。IM 表示“互调(Inter-modulation)”。紧跟着的数字是阶数,是产生互调产物的两个母信号的整数倍频之和。

wy2

阶数

 

互调产物的阶数越小能量越大wy3wy4

 

 

 

互调的单位

 

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。例如,由两个+43dBm 信号产生的一个-110dBm 的互调信号,也可以表示为-153dBc。

 

[email protected]*[email protected]*43dBm

 

无源互调测量方法

 

针对不同类别的传导性器件和不同的测量要求有2种测量方法,即正向(传输)测量法和反向(反射)测量法。选择传输互调及反射互调测量是由具有最大功率的载波信号在无源器件中的传播方向决定。在IEC推荐的测量方法中,建议加载到被测件的是两个+43dBm(20W)的载波信号。

 

传输互调

 

下图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。绝大部分的无源器件,如双工器、滤波器、定向耦合器等都可以采用这种方法测量。wy5

反射互调

 

下图表示一个单端口器件在两个大功率信号的同时作用下所产生的反射互调产物。天线和负载可以采用这种方法测量。wy6

无源互调测量精度

 

测量精度有关的因素有功率校准和系统的残余互调。

  • 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。
  • 测量系统自身的残余互调值是系统的最主要指标之一。系统残余互调和被测件互调之间的差值决定了测量结果的精度。

基站中的天馈系统

现网中由于蜂窝系统的上行接收灵敏度限制,要求无源天馈系统的互调不能超过接收机的底噪,通常采用天馈系统无源互调<-150dBc。

  • 馈线
    • 1/2馈线
    • 7/8馈线
    • 软馈
  • 天线
    • 基站天线
  • 无源器件
    • 基站耦合器
    • 基站滤波器
    • 电桥
    • 基站合路器

无源互调与网络

天馈系统反射互调影响基站上行

 

基站天馈系统产生的无源互调信号大部分是随着天线主信号向覆盖方向发射,因与主信号相比较小,对网络下行覆盖影响不大。

互调小部分信号通过天线输入口反射进入接收机,尽管这个信号强度不大,但与网络接收的上行信号相比,仍足以产生较大影响。

 

无源互调体现了整个基站的特性

 

PIM的产生会增加通信噪音,使通信质量下降,而且会占用通信频道,使通信空间变小,同时在数字信号传输过程中提高了误码率等。无源互调在日常通信中最常见的表现是在通信过程中遇到的回音、拨不通、在打电话中听到第三方声音等