無源互調失真測量和分析-無源互調分析儀簡介

無源互調失真測量和分析1——無源互調分析儀簡介內容提要2無源互調的產(chǎn)生無源互調測量原理無源互調分析儀介紹無源互調分析儀測量(PIM)方法分析儀的噪聲電平和殘余互調電平測量不確定度及測量結果的表示測量示例介紹測試連接方法一、無源互調的產(chǎn)生3無源互調(PIM)的概念當兩個或兩個以上頻率的射頻信號功率同時出現(xiàn)在無源射頻器件中，就會產(chǎn)生無源互調(PIM)產(chǎn)物。這種產(chǎn)物是由于異質材料連接的非線性特性而產(chǎn)生的混合信號。典型情況是，它的奇次階產(chǎn)物(例如

IM3=2F1-F2)可能恰好落在基站的上行或接收波段內，就會對接收機形成干擾，嚴重時可能使接收機無法正常工作。所以抑制互調干擾是很重要的。41、無源互調產(chǎn)生的原因5射頻器件產(chǎn)生無源互調(PIM)的主要原因有：1、在射頻路徑上有劣質的機械接頭、接點或安裝松動等。2、在射頻元件的制造中使用了某種程度的磁滯材料(例如不銹鋼等)。3、在射頻路徑的接觸內表面或接頭處有異質污染物，如殘留的焊劑或材料加工的顆粒。在綜合的基站內，大功率放大器和接收機濾波器之間的任何無源器件都會產(chǎn)生一定的無源互調電平?；咎炀€塔的安裝環(huán)境也會產(chǎn)生PIM，例如天線附近有金屬物體的直接反射波束傳送到天線。2、無源互調傳輸和反射方向6二、無源互調測量原理7無源互調的計算公式8910三、無源互調分析儀介紹1112接線圖接線圖13原理圖原理圖14虛擬界面虛擬界面15四、無源互調分析儀測量(PIM)的方法16無源互調分析儀的三種測量模式171、頻譜模式2、帶狀記錄圖模式3、掃頻模式1、頻譜模式18無源互調分析儀的頻譜測量模式能顯示落入分析儀測量頻帶內的IM產(chǎn)物。例如，落入測量頻段內的IM3(三階互調產(chǎn)物)、IM5和IM7這三個IM產(chǎn)物能同時被顯示并讀得測量值?？捎^察分析它們的相互關系，還可用手動方式分別調諧無源互調分析儀的頻率和功率來觀察它們相互間的變化關系。測試裝置缺省設置19產(chǎn)生三階互調的頻率20改變Carrier

2的頻率21落入通帶內的高階互調產(chǎn)物222、帶狀記錄圖模式23無源互調分析儀的帶狀記錄圖模式能測量顯示互調響應隨時間變化的情況。它能顯示落入測量頻段內的所有互調產(chǎn)物。尤其是能用于觀察周圍環(huán)境或機械壓力隨時間變化時的IM變化。243、掃頻模式無源互調分析儀的掃頻測量模式能測量不同頻率對下的互調響應。在該模式下分析儀進行二次掃頻測量。首先F1頻率設置在頻帶的低端，F(xiàn)2頻率設置在頻帶的高端，然后F2頻率從高掃到低進行一次掃頻；然后F2頻率保持不變，F(xiàn)1頻率從低掃到高完成二次掃頻。該測量是最有價值的測試模式，它同只用二個固定頻率測量相比較，能發(fā)現(xiàn)更多的互調問題。2526掃頻后落入接收頻帶的IM頻率27二次掃頻測量曲線掃頻時改變測量功率電平28測量三階互調時，PIM分析儀輸出的功率電平為：2Carrier1+1Carrier

2若二個載波電平同時都增加1

dB，則理論上PIM電平：IM3增加3

dB

(2

1+

11)；IM5增加7dB

(4

1

+3

1)，但在實際測量中比較罕見這樣的增加比率。五、分析儀的噪聲電平和殘余互調電平291、分析儀的噪聲電平30噪聲電平是在PORT

1和PORT

2接50Ω負載和射頻源信號關閉時，互調分析儀測量出的噪聲信號電平平均值。該噪聲電平是接收機的高增益放大器耦合噪聲，包括本地振蕩器相位噪聲、(

kTBF

)接收機前置放大器的隨機噪聲門限和發(fā)射機噪聲等合成產(chǎn)生。2、分析儀的殘余互調電平31殘余互調電平是在測試端口接低互調電平的負載時，分析儀測量出的互調電平。殘余互調電平是分析儀系統(tǒng)內部的傳輸電纜線、連接器、濾波器和雙工器等產(chǎn)生的。一般三階殘余互調電平大于接收機的噪聲電平。殘余互調電平一般要求不超過-120dBm。噪聲電平測量曲線323、測量平均功能的選擇33選擇不同的平均水平，可在分辨率帶寬、接收機靈敏度和掃頻測量速度之間取得最佳的均衡。選擇平均功能不能降低殘余互調電平，只能降低接收機的噪聲電平。34六、測量不確定度及測量結果的表示351、測量的不確定度36在實際測量中，當被測件(

DUT

)的實際IM

電平接近于分析儀的殘余IM電平時，由于兩者的矢量合成，這時IM電平的測量不確定度就會變大。降低測試系統(tǒng)的殘余IM電平可以用高質量的耦合器、濾波器和精密的架構及低PIM電纜連接。為了提高IM電平的測量精度，接收機的殘余互調電平至少要求比測量的最小無源互調（PIM）電平低10

dB以上。根據(jù)實際測量的互調電平與系統(tǒng)的殘余互調電平之差值，可從圖表查得最大的測量不確定度分量，它是主要的測量不確定度來源之一。37382、典型的測量不確定度曲線393、測量不確定度計算其中：δA為校準衰減器的不確定度分量；δPm為校準功率計的不確定度分量；δPg為校準信號源的不確定度分量；δD為測量互調電平和殘余互調電平之差的不確定度分量。公式中不包括失配誤差。404、測量結果表示41無源互調電平用絕對功率表示，單位為（dBm）。無源互調電平用相對功率表示，單位為（dBc）。測量結果必須給出測量用的載波功率電平。載波功率電平不同時，規(guī)定以最大的入射功率電平為準，單位為（dBc）。例：由兩個+43

(

dBm)的信號功率測試時，實測IM值為–110

(dBm)，則無源互調(PIM

)的測量結果可表示為：f1=936(MHz)，f2=958(MHz)，fIM3=914(MHz)P(f1)=P(f2)=20W(+43dBm

)IM3=–153(dBc)PIM值

(

dBc

)

=實測IM值

(dBm

)–

載波電平(

dBm)42相關公式和定義43公式：AdB=10logP0/

Pi定義：1mW=0

dBmlog2=

0.32mW=3

dBm4mW=6

dBm10mW=10

dBm100mW=20

dBm1W=30

dBm10W=40

dBm20W=43

dBm40W=46

dBm100W=50

dBm七、測量示例介紹44電纜組件PIM測試方法4546474849雙工器PIM測試方法5051發(fā)射濾波器PIM測試方法52天線PIM測試方法53分析儀Option

K

天線PIM測試方法5455隔離器PIM測試方法56分析儀的接收機動態(tài)范圍一般為-140~-70

(dBm)，有時隔離器的IM高達-10

(dBm)，用30

(dB)定向耦合器和30

(dB)衰減器來偏移接收機的動態(tài)范圍到-80~-10

(dBm)

，去掉30

(dB)衰減器，則動態(tài)范圍為-110~-40

(dBm)。因

IM高，只能測正向傳輸互調。57高互調電平正向傳輸PIM測試方法58高互調電平反射PIM測