无源互调PIM
罗森伯格无源互调分析仪
生成测试报告 • 尺寸: 450x400x200 (mm) • 重量： 约20公斤
•
便携式互调仪性能（5）
频谱监控功能 能够对上行频段的频谱进行扫描， 1，可用于查找外部干扰 2，在测量互调时，使互调频率避开外部干扰频率
便携式互调仪性能（6）
可以测量以下产品的 3, 5, 7 阶的反射互调
• 天馈系统 • 天线 • 传输线 • 连接器 • 跳线 • 滤波器和合路器 • 功分器 • 塔顶放大器 • 其它无源器件
如何测量无源互调
一般指导原则 1， 可靠的连接。 （包括足够的 接触压力，接头处清洁等） 2，测量互调尽量排除外部干扰的 影响.(扫描外部干扰） 3，互调仪输出信号功率不能超过 器件的额定功率 4，断开有源器件 5，注意天线的方向以及其覆盖前 方的物体
实际测试案例 （Verizon Wireless）
便携式互调仪特点
单端口 单频段 测试速度快 操作简单 测试精度高
• 适合于室内和生产线测量
• 配备运输箱后可以方便的移动和携带，可方便 地用于室外和现场测量
用户操作软件
提供一套用户操作软件，通过USB来控制仪器进行测量 支持多国语言，中，英，德等 界面直观，操作简单，测试速度快 输出测试报告
2. 罗森伯格便携式互调分析仪
罗森伯格互调仪的历史
52年的高速互连器件的研发生产历史
具有17年互调测试系统的研发使用经验
参与制定国际无源互调测试标准IEC-62037
便携式互调分析仪
便携式互调仪原理图
滤波模块
附属模块 负载
f1
PA
Tx -Filter
P1
Rx Filter
P4
双端口被测件
PIM常见问题解答(紫光)
1. 什么是无源互调（PIM）？无源互调与有源互调相类似，只是无源互调是无源器件产生的。
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。
典型地，其奇数阶互调产物（如IM3=2*F1-F2）会落在基站的上行或接收频段内，成为干扰接收机工作的信号。
它会造成独立于接收机随机底噪的接收机减敏现象。
2. 产生PIM的典型原因？在射频器件（天线、电缆、滤波器等）中，有三个典型的成因：1．射频通道中不良的机械结点；2．射频器件的材料具有磁滞现象（如不锈钢）；3．射频通道中的表面或接触面受到污染。
例如，焊料（会吸附其他污染物）和加工过程中的金属微粒。
在一个完整的基站中，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严重的无源互调信号。
铁塔（“生锈螺钉噪声”）或发射天线的直射波周围的金属物质也会产生无源互调信号。
3. 什么是IM3和IM5？它一般用来说明我们所讨论的互调产物的阶数。
IM表示“互调（Inter-modulation）”。
紧跟着的数字是产生互调产物的两个母信号的整数倍频之和。
通过下表，可以很好的理解这个概念：IM Calculation互调计算IM Order互调阶数2*F1±1*F2 = F IM3Third Order (2+1=IM3)3*F1±2*F2 = F IM5Fifth Order (3+2=IM5)4*F1±3*F2 = F IM7Seventh Order (4+3=IM7)5*F1±4*F2 = F IM9Ninth Order (5+4=IM9)一般来说，阶数越小能量越大。
尽管如此，在选频系统中，接收机中的五阶互调产物大于三阶互调产物也是有可能的。
4. 如果定义“良好”的PIM值？一个给定的RF器件所要求达到的无源互调水平对于该器件所在的最终系统的性能来说，是非常重要的。
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。
GSM基站互调干扰介绍(三阶、五阶、七阶)
GSM基站互调干扰
通信系统中的无源互调干扰（PIM）来自于两种无源非线性，即无源接触非线性和无源材料非线性，无源非线性将引起射频信号产生大量的谐波信号，通常我们说的三阶、五阶、七阶互调产物都是由于射频电路无源器件的非线性引起的互调谐波。
PIM受射频电路中的无源器件性能、馈线接头性能、天线性能影响，当无源器件采用材质较差，杂质较多的铝合金，或接头等镀层磨损氧化后，另外器件接头部分工艺粗造等原因都有可能导致器件的非线性性增强，从而引起较大的谐波互调信号。
中国移动互调分量干扰分析（见附件）
中国移动GSM互调模拟图
对于GSM系统来说，由下行信号产生的互调分量中三阶分量并没有落到上行的频段内，但是5阶分量却大量落到上行频段内，至于7阶和9阶分量由于其强度已衰减过大，在考虑对上行信号的干扰时可以忽略不计算，因此对于GSM900系统来说，无源器件的互调分量干扰主要来自于5阶互调干扰，5阶互调干扰也是造成GSM系统上行干扰的一个重要原因。
对于DCS1800系统来说，3阶和5阶分量都不会落到上行频段，7阶、9阶分量会落到上行频段，但由于其强度衰减过大，故DCS1800系统无需考虑无源器件互调干扰的影响。
pim无源互调的的测试标准
pim无源互调的的测试标准
无源互调 (PIM) 的测试标准因应用场景和设备类型而异，但通常会考虑以下几个方面：
1. PIM 信号的功率：通常以 d Bm 为单位，表示 PIM 信号的功率大小。
对于不同的应用场景和设备类型，PIM 信号的功率可能会有不同的限制。
2. PIM 信号的频谱：测试 PIM 信号的频谱可以了解其频率范围和带宽，从而确定其对其他信号的影响。
3. PIM 信号的失真：测试 PIM 信号的失真可以了解其对原始信号的影响程度。
4. PIM 信号的稳定性：测试 PIM 信号的稳定性可以了解其在不同条件下的表现，如温度、湿度等。
5. PIM 信号的检测方法：不同的设备和应用场景可能需要不同的 PIM 信号检测方法。
常见的检测方法包括频谱分析、矢量分析、噪声系数分析等。
根据不同的标准和规范，可能会有具体的 PIM 测试要求和限制。
例如，在通信系统中，可能会规定 PIM 信号的功率、失真和检测方法等方面的具体要求；在卫星通信系统中，可能会对 PIM 信号的频谱和稳定性等方面有更严格的要求。
因此，具体的 PIM 测试标准应根据实际应用场景和设备类型来确定。
PIM操作手册
安立公司无源互调分析仪操作手册PIM Master TM MW82119A40W 高功率、电池供电、故障定位、手持式无源互调分析仪安立公司市场部2013 年 7 月一、什么是无源互调(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，当这些杂散信号落入到基站接收频段内时，就会对基站形成干扰，影响 正常通信的进行。
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”。
下面这组方程可以精确描述两个载波 F1，F2 的无源互调产物频率：IMn+m = nF1 – mF2IMn+m = nF2 – mF1F1 和 F2 是发射载波频率，常数 n 和 m 是正整数。
当提到无源互调产物时， n + m 称为互调阶数。
例如，当 m 等于 2，n 等于 1，则他们的和 (2+1=3)称为 3 阶交调 即 IM3。
载波 F1，F2 和对应的 3 阶、5 阶、7 阶互调产物 调制信号无源互调产物的带宽随着其阶数的增加而增加典型情况是，3阶互调产物是电平幅度最大，且最可能落在接收频段内，从而对接收 信号造成危害的互调产物。
由于无源互调产物的幅度随着阶数的增高而变低，高阶的互调产 物一般情况下不会强到直接导致频率问题，但是他们通常会是导致临近频段噪底电平上升的 原因。
一旦这些上升的噪底电平落入接收频段，他们便进入到基站接收信号范围内（有时候 通过低噪放），会对基站信号接收造成影响。
而且，还要认识到，由调制信号引起的互调信 号比从基波信号引起的互调信号的带宽要宽得多。
因此，互调产物可以有非常宽的频带，占 用好几个通频带。
卫星通讯天线无源互调原理
卫星通讯天线无源互调原理
卫星通讯天线的无源互调（PIM）原理是指，在射频信号路径中，由于各种无源器件（如天线、电缆或连接器）的非线性特性，导致两个或更多的射频信号相互混合，产生新的杂散信号。
在大功率、多信道系统中，这种互调现象更为显著，可能由铁磁材料、异种金属焊接点、金属氧化物接点、被污染的器件和松散的射频连接器等因素引起。
如果两个基波信号的频率分别为f1和f2，那么PIM干扰信号的频率（F_PIM）可以用以下公式来描述：F_PIM = m * f1 ± n * f2，其中m和n是正整数，m 和n的乘积叫做混频信号的阶数。
虽然通过滤波可以把信号发射路径中由功放产生的干扰信号去掉，但是射频信号路径中由无源器件（如天线、电缆或连接器）引起的PIM干扰信号是无法滤掉的。
信号发射（Tx）通道中的PIM干扰信号会进入信号接收（Rx）通道，这会增加接收通道中的噪声功率从而降低无线通信的质量。
因此，无源互调是限制系统容量的重要因素，制造商需要对应用在基站中的射频器件进行100%的检查，以确保器件的无源互调始终维持在合格范围。
以上信息仅供参考，如需获取更多详细信息，建议查阅相关文献或咨询卫星通讯专家。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
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。
图2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。
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。
因此，需要进行图3所示的无源器件反向互调测量。
图3无源器件的反向互调测量（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-60 dBc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-65 dBm，也就是43 dBm条件下的-108 dBc。
对于后一类器件，可以采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-150～30 dBm。
（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，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DUT互调之间的差值为10dB。
这意味着系统的测量误差为+2.4/-3.3dB。
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），10 dB的余量似乎小了些，20 dB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在实际工作条件下所产生的无源互调，因此，如何能逼真地模仿实际工作环境是无源互调测量系统的关键所在。
要做到这一点，必须考虑以下几大要素。
（1）测量端功率的幅度测量端功率大小的设置原则应该是可能加载到DUT端的最大功率的上限。
在IEC 中提到：除非特别说明，加载到DUT的测量功率为2×43dBm。
显然，这是针对早期的基站而言，直到现在，这个功率等级依然适用于大多数器件的测量。
随着新的数字蜂窝通信标准的不断诞生，出现了更大幅度和更大范围的功率等级。
如CDMA和WCDMA，由于这些调制信号具有很高的峰均功率比，为了满足系统的要求，放大器的1dB压缩点功率要远远超过调制状态下的平均功率。
因此，除了43dBm以外，还出现了小至26 dBm和大到51 dBm条件下的测量要求。
（2）载频的数量绝大部分无源互调测量都是在两载频的条件下进行的，但是也有四载频条件下的测量。
随着无线信道的日益拥挤，多载频的无源互调测量可能在不久的将来被列入有关的测量标准。
（3）测量功率流的方向将两个载频合成后从一个方向同时注入DUT，这已经是无源互调测量的惯性思维了。
但是在实际应用中，系统中的器件要承受来自不同方向的功率。
对于这一点，早期的无源互调测量系统并没有考虑到。
（4）频率配置早期，测量者关心的是落在接收频段的互调，如今越来越关心落入发射频段的互调。
一些标准的无源互调测量系统只能测量落入接收频段的互调，对于落入发射频段的互调测量无能为力。
另外，由于多制式系统的共存，跨频段的互调干扰也将逐渐显现。
对于无源互调测量系统来说，除了接收频段外，发射频段和跨频段的互调分析和测量也是需要考虑的重要因素。
（5）测量范围这个问题在前面已经有详细的描述。
频谱分析仪自身的测量范围远远超过专用的测量接收机。
此外，频谱分析仪是通用仪器，可以充分提高资源的利用率。
6、无源互调测量解决方案经过不懈的努力，上海创远信息技术股份有限公司成功开发了第一套本土化的商用无源互调测量系统——PIM系统。
PIM测量系统是参照了IEC推荐的测量方法并结合当前各种新的测量要求开发的，整个设计过程完全遵循无源互调测量的“仿真原则”。
（1）共享测量平台PIM系统采用“共享平台”设计理念，系统的基础平台采用通用的频谱测量技术，第二层平台分别是GSM900和DCS1800的基本测量系统，在此基础上可分别升级到CDMA800和WCDMA频段，从而覆盖了移动通信频段。
得益于这种设计理念，PIM系统的升级和扩容变得十分便利和经济。
如要升级到TETRA频段和E-GSM频段，只要增加相应的射频子系统即可；即使要升级到450MHz 和3.5GHz频段，第一层的共享平台依然可以利用。
随着新的通信系统（如POI系统）的不断出现，PIM系统可以提供足够的升级空间以开发出客户化的测量解决方案。
（2）内置信号源PIM系统内置信号源，这种信号源是根据测量要求的频段而配置的，目的是为了降低用户的投资成本。
（3）灵活的结构PIM系统分为高度集成化和19英寸机柜两种结构，如图4所示。
高度集成化结构占地面积小，适用于单一测量功能的应用；19英寸机柜结构更方便系统的升级和扩容，每个子系统模块均采用19英寸的标准插箱，可以随心所欲地增加新的功能模块。
图4上海创远公司开发生产的PIM测量系统（4）可调的大功率源在正向互调测量时，作用在DUT端的测量功率可大于44dBm；在反向互调测量时，作用在DUT端的功率可高达49dBm。
如果需要，系统功率可以提高到51.7dBm（150 w）。
配合标准信号源，测量端功率任意可调。
为了保证测量精度，每个测量端的功率都经过5012C通过式功率计的精确校准。
（5）通用的基础仪器除内置信号源外，PIM系统还兼容通用的基础射频仪器，从而保证了系统的通用性和可扩展性。
（6）具有针对性的测量解决方案除具备IEC推荐的基本测量方法外，PIM系统还提供了大量具有极强针对性的测量解决方案，包括发射频段的互凋测量、反向互调测量、谐波测量、POI系统的互调测量和更大功率的合成应用等。
7、结束语无源器件互调失真的分析和测量比较复杂。
根据无源互调测量的“仿真原则”，一套无源互调测量系统应具有组合功能，具有良好的兼容性和升级的便利性。