无源互调(PIM)影响因素及常见问题(二)
射频无源连接器的互调特性与寿命
射频无源连接器的互调特性与寿命1、射频无源器件的无源互调特性射频无源器件的互调失真，即无源互调（PIM）是由于其非线性特性而引起的，连接器也不例外。
产生射频连接器或电缆组件非线性的主要原因是导体的接触不良，而产生接触不良的主要原因有连接器的配接力矩不足，表面镀层不均匀，金属表面氧化，触点表面有杂质和表面腐蚀等。
此外，磁性材料如镍和钢均会产生非线性因素。
要保证射频连接器的低互调性能，在设计中可采用焊接的内导体和一体化的外导体结构，这样可以避免由于风、振动和热胀冷缩效应所产生的接触不良。
连接器的表面涂敷也很重要，内导体可以采用镀金或镀银工艺，外导体可以镀银或三元合金来保证无源互调指标。
在所有射频连接器中，N型和DIN7-16型具有最好的无源互调特性，其指标可以达到-165dBc~-168dBc@2x43dBm。
在所有无源器件中，射频连接器的无源互调测量是最困难的。
这种困难体现在两个方面：（1）—套精密的无源互调测量系统，最终也是靠射频电缆与被测器件连接的。
无源互调的测量是一个串联系统，如系统剩余互调为-168dBc@2x43dBm，其中必然包含了测试电缆自身的无源互调指标。
而用这样一套系统，要测量出同等指标的射频连接器的无源互调，从测量原埋上讲，其最终测量精度是值得商榷的。
（2）射频连接器不能独立参加测试，必须连接到电缆或者夹具进行测试，在此过程中，电缆和测试夹具的自身无源互调指标必须优于被测连接器。
要保证测试夹具的低无源互调指标比电缆更加困难。
2、射频连接器的寿命如果从射频测试和测量角度来评估一个射频转接器或测试电缆组件，应用工程师不仅关心其出厂时的指标，而且更加关心其使用寿命。
射频电缆组件的寿命取决于三个因素：电缆本身的抗弯曲性能；电缆和连接器之间的良好连接及其防折弯性能；连接器的寿命。
对于前两项因素，可以采取工装夹具或者规范操作。
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。
PIM讲解
无源互调的传输方向
无源互调按照传输方向可以分为反射式互调（Reflected) 和传输式互调（Transmitted)
无源互调产生的本质与来源
互调产生的本质
不连续性：包括机械尺寸的不连续性，不到污 染
影响无源互调的因素
金属接触处通过分离导体的薄氧化层的电子隧道效 应和半导体行为； 在微狭缝之间和跨越金属中空隙的微放电； 与污垢和金属表面的金属粒子有关的非线性； 接触处的大电流密度； 碳纤维的非线性电阻系数； 铁磁材料中的非线性磁滞效应； 使用质量差的连接器； 低劣的安装工艺可能引起的松动连接或接触不良；
移动通信互调失真特点
1，无源互调随着载波功率的增加 而迅速增大 2，无源互调随阶数的增大而迅速 减小 3，现代通信系统中，发射机功率 越来越大，接收机灵敏度越来越高。 无源互调失真的影响越来越严重。 4，现代通信系统共址和共站越来 越普遍。无源互调不仅会对本系统 造成影响，还会对其他通信制式造 成干扰。
无源互调（PIM）
2013-10-28
什么是无源互调
无源互调（PIM）定义 物理定义：无源互调（Passive Intermodulation-PIM）是指两个或更多不同频率的信号混合输入到 无源器件中，在其它频率产生幅度不同的互调产物。
无源器件范围
无源器件包括天线、射频馈线、连接件、避雷器、 滤波器﹑双工器﹑多工器、定向耦合器、射频终端 负载及衰减器等。
无源互调的定义
定义1
如果在通信系统的发射频段有两个载波f1和f2，其中 f1<f2。当两个载波混合输入到无源器件中时，会产 生各个阶次的互调失真。 其中2f1-f2, 2f2-f1, 2f1+f2 和2f2+f1都称为三阶互调失真。一般情况下，只有 2f1-f2会落在通信系统的接收频段，所以在检测三阶 互调时，重点对其进行考察。 同理，3f1-2f2, 3f2-2f1, 3f1+2f2和3f2+2f1都称为系 统的五阶互调失真。一般情况下，只有3f1-2f2会落 在系统的接收频段，所以在检测五阶互调时，重 点对其进行考察。
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。
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。
无源交调干扰(PIMI)的产生与预防
无源交调干扰（PIMI）的产生与预防1.定义当两个信号频率为f1和f2或多个信号频率同时通过同一个无源射频传输系统时，由于传输系统非线性的影响，使基频信号之间产生非线性频率分量。
这种现象称为互调（或交调），把非线性频率分量称为交调产物，这些交调产物如果落在接收频带内，又足够强，则形成对基波信号频率的干扰，称这种干扰为无源交调干扰（PIMI）或称无源交调失真（PIMD）。
交调产物用F式表示：F1m=mf1±nf2f1、f2为输入的载波频率，F1m为交调产物。
m n为包括1在内的正整数；m+n 称为互调产物的阶数，或称次数。
通常所说的三阶是指m+n=32.产生特点：PIM的产生是固有的，不随频率选择而变化；PIM的产生不遵守二次方程定律，精确计算不可能。
3.PIM现象产生的潜在因素：a.铁磁材料（diff）例如：钢铁镍钼等。
.b.腐蚀过的材料会产生相当高的电平c.同轴连接器连接的紧固状态d.微小裂缝、微小碎屑、金属结构种的砂眼e.金属连接处有脏东西、因涂覆形成的“电容现象”金属绝缘物金属连接物的存在，引起非线性。
f.温度、热胀冷缩改变机械加载影响PIMg.同轴电缆屏蔽层（编组物）材料及填充因子会产生一定的电平等，铝和不锈钢编织物或镀镍铜产生相当高的电平。
4.结论无源互调通俗的讲是一种电磁干扰，它是指由无源部件的固有非线性导致的产物，基本的PIM现象是由电流流过非线性部件产生的，例如：滤波器、同轴电缆及连接器、金属连接面、天线馈源及天线等无源部件由于多种原因可能产生固有的非线性。
引起无源部件非线性的微观原理非常复杂，它不仅与材料性质、结构形式由关，还于通道加载及系统装配的工艺质量相关。
无源互调分析及建议
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-25M935~960890~915910~915GSMDCS1805~18801710~17851730~1785DCS2）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-10M870~880825~835860~890GSMCDMA-25M869~894824~849844~919CDMA-25、GSM GSM-25M935~960890~915910~985GSM移动GSM-24M930~954885~909906~978移动GSM、联通GSMDCS1805~18801710~17851730~1955DCS、PHS、WCDMAPHS1900-1911890~1920WCDMA 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-10M870~880825~8351740~1760DCSGSM-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。
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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。