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
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•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。
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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。