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» 【ZT】PIM(无源互调)的概念和测试
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【ZT】PIM(无源互调)的概念和测试
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发表于 2009-04-26 17:59:16
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PIM
无源互调
(Passive Inter Modulation
,
PIM)
效应是
HPM
效应的一种,在
HPM
条件下,
HPM
通过不同的耦合途径进入电子系统,由于其大功率特性,使传统的无源线性器件产生较强的非线性效应,部件和系统的非线性特性也会变得更加明显,导致更为严重的
PIM
问题,进而影响整个系统的性能。这使得对
PIM
效应的分析研究显得尤为重要。
PIM
的测量足
PIM
问题中一个重要的研究方向,一方面测量所得的数据可以用来进行高阶
PIM
的预测;另一方面,为研究无源部件的
PIM
机理提供实验数据。
测量系统的特点:从原理上来看,
PIM
的测量方法与有源部件的互调测量方法类似,但是由于
PIM
自身的特殊性,其测量系统的结构更复杂,要求也更高。一般地,
PIM
测量系统应具有以下特点:
(1)
大功率信号源:
PIM
的测量是大功率测量问题,一般需要以高于工作功率电平
2
~
4
倍的功率进行测量,微波功率高达上百瓦甚至几千瓦。
(2)
高灵敏度接收机由于
PIM
的功率电平一般都非常低,对测量系统的灵敏度要求很高。
(3)
低
PIM
组件:
PIM
测试系统的组成部件本身必须是高性能、低
PIM
的。专用的合成器、定向耦合器、滤波器等产生的
PIM
电平必须控制在被测件
PIM
电平的
-6dB
以下,连匹配负载都要采用不产生
PIM
的特殊负载,以保证整个测试系统能够正常工作。
(4)PIMP
与环境温度有关,并随着时间发生变化,因此需要进行长时间的温度循环试验。
(5)
此外,
PIM
测量系统与频率和带宽的相关性很强,测量系统难以通用,一般需要根据测试目的进行专门的制作。同时,不仅要测量无源部件的
PIM
产物,还要能够对天线和整星进行测量。因此,如何设计一个低
PIM
的测量系统是进行
PIM
测量首先必须解决的问题。
测量方法
对于
PIM
测量来说,测量方法十分重要。针对不同的器件、不同的测量要求,有
4
种测量方法:直通测量法、反射测量法、辐射测量法、再辐射测量法,此外还有用于整个卫星的整星级测量法。
WCDMA
系统发射频段
PIM
效应的分析
所有的无源部件实际上都存在一定程度的非线性。当输入功率较小时,这些器件的非线性程度较弱,可以忽略其非线性而近似为线性器件。但当输入功率很大时,与接收信号相比,非线性因素所造成的影响比较大,就不能被忽略了。随着通信卫星向更高功率、更宽频带和更高的接收机灵敏度的趋势发展,无源互调对通信卫星的影响已经成为不可回避的重要问题。
在
GSM900/1800
和
800MHzCDMA
通信系统中,由发射频段产生的三阶互凋产物会落入到他们各自的接收频段。随着发射功率的增加,在
WCDMA
系统中,其发射频段为
2150
~
2210MHz
,接收频段为
1920
~
1980MHz
,由发射频段产生的互调产物不会落入到其自身的接收频段,而会落到发射频段。通过以下数学计算可以来验证这个现象。
三阶互调产物
fPIM3=2f1-f2
,其中
f1=[2150
,
2210]
,
f2=[2150
,
2210]
。要证明
fPIM3
≠
[1920
,
1980]
只要求出
fPIM3
的取值范围,看这个集合与
[1920
,
1980]
是否有交集即可。
要求
fPIM3
的取值范围,关键是求出其最小值
fPIM3(min)
和最大值
fPIM3(max)
:
Fpim3(min)=2f1(min)-f2(max)=2
×
2150-2210=2090MHZ
Fpim3(max)=2f1(max)-f2(min)=2
×
2210-2150=2170MHZ
无论
f1
和
f2
在
2150
~
2210MHz
范围内如何变化,其
fPIM3
均不会落入到
1920
~
1980MHz
的接收频段,而会落到
2150
~
2210MHz
的发射频段。此外
WCDMA
系统的七阶互调会落入到其接收频段,如
fPIM7=4f1-3f2=4
×
2150-3
×
2210=1970MHz
。在
WCDMA
系统中,如果在发射频段产生一个
-110dBm
的无源互调信号,也就是干扰信号,这可能会给系统带来影响,因为这个数值已经大于系统中有用信号的最小幅度。
测量系统
在
GSM900/1800
和
800MHz
的
CDM
A以及
WCDMA
通信系统中的无源互调测量时,通常采用双工器和滤波器来提取
IM3
值。以
GSM900
接收频段的二端口器件无源互调测量系统。当
f1
和
f2
通过
DUT(
被测器件
)
时,
DUT
的输出存在
4
个频率分量
f1
,
f2
,
2f1-f2
和
2f2-f1
,其中
f1
和
f2
直接被大功率低互调负载所吸收,而
2f1-f2
和
2f2-f1
则被双工器提取出来,滤波器则是为了进一步滤除
f1
和
f2
,以提高频谱分析仪的动态范围。由于三阶互调产物全部落入接收频段,故可以采用标准的双工器和滤波器。
而
WCDMA
频段则不同,其发射频段
(2150
~
2210MHz)
产生的
IM3
值落到了发射频段,使
IM3
值和
f1
及
f2
靠的很近。在这种情况下,无法采用双工器将
IM3
提取出来,而要采用其他方法。如图
2
所示,采用了
WCDMA
二端口无源互调测量系统。两个
46dBm
的
CW
信号分别通过合路器合成到一条传输线中并加到
DUT
上,合成信号通过
DUT
后被一个低互调负载吸收,其中
-30dB
的信号被定向耦合器耦合出来,通过一个可调带通滤波器,在频谱分析仪上测试出允许的
IM3
值。
从测试原理和方法看,无源互调的测试并不复杂,但是要完成准确的测试却并不容易。在搭建测试系统时,要注意系统中的每个环节。功率放大器由于
WCDMA
系统中的无源器件会在更高的射频功率电平下工作,所以
WCDMA
无源互调测量系统中的功率应尽可能大,但是由于受到放大器成本和合路器功率容量的限制,通常采用
46
~
47dBm
的功率放大器。
定向耦合器考虑到输入到频谱仪的
f1
和
f2
功率总和应尽可能小,所以采用
30dB
定向耦合器。可使频谱仪工作在安全电平下,同时避免大功率信号在频谱仪内产生有源互调,可以通过带通滤波器将
f1
和
f2
抑制到
0dBm
以下。
滤波测试
滤波器由于
WCDMA
三阶互调产物落在发射频段,所以无法用固定滤波器来提取
IM3
分量。可以采用可调的带通滤波器来完成这个功能,带通滤波器的
Q
值应尽可能地高,建议采用五节带通滤波器。
测试电缆在整个系统中,惟一需要经常移动的就是
DUT
和连接
DUT
的电缆。采用特种编织电缆或者微波电缆来做无源互调的测试电缆,如
RG393
,这种电缆自身的
PIM
值可以达到
-165dBc
。
测试系统从无源互调测试原理考虑,测试系统应固化在标准机箱内。这样可以避免很多影响测试精度的不确定因素,如可以用半柔电缆来替代编织电缆,合理掌握接头的连接力矩,防止系统中器件的移动而导致的接触不良等因素影响测试。无源互调的测量方法与有源部件的互调测量方法类似,但是由于无源互调自身的特殊性,其测量系统的结构更复杂,要求也更高。只有航天工业总公司
504
所能够进行简单的测量。
WCDMA
系统正处于起步阶段,其无源互调的测量也没有标准可依,只有少数企业在从事
WCDMA
无源互调测试的研究。但由于这个指标会直接影响到无源器件的生产和制造,从而进一步影响到系统的性能,已有越来越多的无源器件制造商和基站制造商开始关心这个指标,相信在不远的将来就会有合适的无源互调测量系统诞生。
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zhangqing822
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· 加分,很专业的讨论
详细..
发表与:2012-2-23 09:21:00
mqhz
专家指数 +2 , 威望 +14 个
· 精品文章
详细..
发表与:2009-4-28 09:01:28
作者的更多帖子
净网行动对电信业务有没影响?
2014-06-03
[
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development51
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发表于 2009-04-27 22:49:27
技术问题,回答得专家指数,快速升级
网站又没法搜帖子了,怎么回事?404,出现好几天了
在线,17天前提问
怎么下载文件一直失败?
在线,31天前提问
为什么登不进去
在线,56天前提问
服务器又出问题了
在线,97天前提问
签到出现问题几天了
在线,103天前提问
签到出现问题几天了
在线,103天前提问
签到出现问题几天了
在线,103天前提问
为什么不能签到?
在线,105天前提问
签到又有问题了吗
在线,105天前提问
从哪里下载这个监控软件?
在线,115天前提问
能同时发本5g的书么?
在线,116天前提问
Keysight World: Innovate全球创新云峰会直播链接是.
在线,137天前提问
请问直播链接是?
在线,137天前提问
请问24号的keysight的会议地址在哪里呀
在线,156天前提问
ims失败原因值
在线,180天前提问
UE RRC Inactive处于以下哪些管理状态
在线,191天前提问
说的很具体啊顶一下 谢谢分享
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发表于 2009-09-21 11:19:35
收了。
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发表于 2010-11-03 10:27:57
高手太多了,佩服
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你能走多远不在于你的脚有多大,而在于你的意志力有多强!
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发表于 2011-07-09 21:12:06
谢谢分享!
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本帖最后由 zhangqing822 于 2012-2-23 09:21 编辑
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发表于 2011-07-11 13:42:48
不错,还是比较具体,谢谢了。
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发表于 2011-07-29 23:21:18
LZ你好!,请问一下f1,f2的值是怎么样规定了?
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发表于 2011-08-25 19:44:54
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发表于 2011-09-14 16:50:57
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