三阶互调

1无源互调失真测量和分析无源互调失真测量和分析————无源互调分析仪简介无源互调分析仪简介中国电子科技集团公司第二十三研究所陆申奇2内容提要内容提要z无源互调的产生z无源互调测量原理z无源互调分析仪介绍z无源互调分析仪测量(PIM)方法z分析仪的噪声电平和残余互调电平z测量不确定度及测量结果的表示z测量示例介绍z测试连接方法3一、无源互调的产生一、无源互调的产生4无源互调(PIM)的概念当两个或两个以上频率的射频信号功率同时出现在无源射频器件中，就会产生无源互调(PIM)产物。这种产物是由于异质材料连接的非线性特性而产生的混合信号。典型情况是，它的奇次阶产物(例如IM3=2×F1-F2)可能恰好落在基站的上行或接收波段内，就会对接收机形成干扰，严重时可能使接收机无法正常工作。所以抑制互调干扰是很重要的。511、无源互调产生的原因、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。622、无源互调传输和反射方向、无源互调传输和反射方向7二、无源互调测量原理二、无源互调测量原理8无源互调的计算公式无源互调的计算公式91011三、无源互调分析仪介绍三、无源互调分析仪介绍1213接线图接线图14原理图原理图15虚拟界面虚拟界面16四、无源互调分析仪四、无源互调分析仪测量测量((PIM)PIM)的方法的方法17无源互调分析仪的三种测量模式1、频谱模式2、带状记录图模式3、扫频模式1811、频谱模式、频谱模式无源互调分析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。19测试装置缺省设置测试装置缺省设置20产生三阶互调的频率产生三阶互调的频率21改变改变Carrier2Carrier2的频率的频率22落入通带内的高阶互调产物落入通带内的高阶互调产物2322、带状记录图模式、带状记录图模式无源互调分析仪的带状记录图模式能测量显示互调响应随时间变化的情况。它能显示落入测量频段内的所有互调产物。尤其是能用于观察周围环境或机械压力随时间变化时的IM变化。242533、扫频模式、扫频模式无源互调分析仪的扫频测量模式能测量不同频率对下的互调响应。在该模式下分析仪进行二次扫频测量。首先F1频率设置在频带的低端，F2频率设置在频带的高端，然后F2频率从高扫到低进行一次扫频；然后F2频率保持不变，F1频率从低扫到高完成二次扫频。该测量是最有价值的测试模式，它同只用二个固定频率测量相比较，能发现更多的互调问题。26扫频后落入接收频带的扫频后落入接收频带的IMIM频率频率27二次扫频测量曲线二次扫频测量曲线28扫频时改变测量功率电平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×Carrier1+1×Carrier2若二个载波电平同时都增加1dB，则理论上PIM电平：IM3增加3dB(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加比率。29五、分析仪的噪声电平和五、分析仪的噪声电平和残余互调电平残余互调电平3011、分析仪的噪声电平、分析仪的噪声电平z噪声电平是在PORT1和PORT2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。z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。3122、分析仪的残余互调电平、分析仪的残余互调电平z残余互调电平是在测试端口接低互调电平的负载时，分析仪测量出的互调电平。z残余互调电平是分析仪系统内部的传输电缆线、连接器、滤波器和双工器等产生的。一般三阶残余互调电平大于接收机的噪声电平。z残余互调电平一般要求不超过-120dBm。32噪声电平测量曲线噪声电平测量曲线3333、测量平均功能的选择、测量平均功能的选择z选择不同的平均水平，可在分辨率带宽、接收机灵敏度和扫频测量速度之间取得最佳的均衡。z选择平均功能不能降低残余互调电平，只能降低接收机的噪声电平。3435六、测量不确定度及六、测量不确定度及测量结果的表示测量结果的表示3611、测量的不确定、测量的不确定度度在实际测量中，当被测件(DUT)的实际IM电平接近于分析仪的残余IM电平时，由于两者的矢量合成，这时IM电平的测量不确定度就会变大。降低测试系统的残余IM电平可以用高质量的耦合器、滤波器和精密的架构及低PIM电缆连接。37为了提高IM电平的测量精度，接收机的残余互调电平至少要求比测量的最小无源互调（PIM）电平低10dB以上。根据实际测量的互调电平与系统的残余互调电平之差值，可从图表查得最大的测量不确定度分量，它是主要的测量不确定度来源之一。3822、典型的测量不确定度曲线、典型的测量不确定度曲线394033、测量不确定度计算、测量不确定度计算其中：δA为校准衰减器的不确定度分量；δPm为校准功率计的不确定度分量；δPg为校准信号源的不确定度分量；δD为测量互调电平和残余互调电平之差的不确定度分量。公式中不包括失配误差。4144、测量结果表示、测量结果表示z无源互调电平用绝对功率表示，单位为（dBm）。z无源互调电平用相对功率表示，单位为（dBc）。z测量结果必须给出测量用的载波功率电平。z载波功率电平不同时，规定以最大的入射功率电平为准，单位为（dBc）。42z例：由两个+43(dBm)的信号功率测试时，实测IM值为–110(dBm)，则无源互调(PIM)的测量结果可表示为：f1=936(MHz)，f2=958(MHz)，fIM3=914(MHz)P(f1)=P(f2)=20W(+43dBm)IM3=–153(dBc)zPIM值(dBc)=实测IM值(dBm)–载波电平(dBm)43相关公式和定义相关公式和定义z公式：AdB=10logP0/Piz定义：1mW=0dBmzlog2=0.3z2mW=3dBmz4mW=6dBmz10mW=10dBmz100mW=20dBmz1W=30dBmz10W=40dBmz20W=43dBmz40W=46dBmz100W=50dBm44七、测量示例介绍七、测量示例介绍45z电缆组件PIM测试方法46474849z双工器PIM测试方法505152z发射滤波器PIM测试方法53z天线PIM测试方法54z分析仪OptionK天线PIM测试方法5556z隔离器PIM测试方法57z分析仪的接收机动态范围一般为-140~-70(dBm)，有时隔离器的IM高达-10(dBm)，用30(dB)定向耦合器和30(dB)衰减器来偏移接收机的动态范围到-80~-10(dBm)，去掉30(dB)衰减器，则动态范围为-110~-40(dBm)。z因IM高，只能测正向传输互调。58z高互调电平正向传输PIM测试方法59z高互调电平反射PIM测试方法60定向耦合器的选取z定向耦合器本身的互调电平要低；z耦合系数取10~30(dB)之间；z耦合系数太高，大于30(dB)时则被测IM电平低于-140(dBm)的噪声电平；z耦合系数太低，小于10(dB)时则测量误差变大。61八、测试连接方法八、测试连接方法626364656667谢谢大家谢谢大家