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射频连接器中PIM测试及计算示例

发布时间:2019-07-31 责任编辑:xueqi

【导读】射频连接器中PIM是一种互调失真形式,发生在通常被认为是线性的组件中,例如电缆,连接器和天线。现场PIM测试是线性度和施工质量的综合衡量标准。
 
当受到蜂窝系统中发现的高RF功率的影响时,这些设备可以产生-80dBm或更高的互调信号。
 
图1.载波f1,并用3 F2 次到7 次。
 
互调信号在信号路径的后期产生,它们不能被滤除,并且可能比来自有源组件的更强但过滤的IM产品造成更大的危害。
 
现场PIM测试是线性度和施工质量的综合衡量标准。
 
PIM显示为在非线性设备中混合两个或多个强RF信号而产生的一组不需要的信号,例如松动或腐蚀的连接器或附近的锈。PIM的其他名称包括二极管效应和生锈的螺栓效应。
 
图2. PIM带宽随产品的顺序而增加。
 
这对公式可以预测两个载波的PIM频率:
 
 
F1和F2是载波频率,常数n和m是正整数。
 
当提到PIM产品时,n + m的总和称为产品订单,因此如果m为2且n为1,则结果称为三阶产品(图1)。通常情况下,三阶产品最强,造成的危害最大,其次是五阶和七阶产品。由于订单增加时PIM振幅变低,因此高阶产品通常不足以引起直接频率问题,但通常有助于提高相邻噪声基底(图2)。
 
3阶产品不太可能直接落入设计的蜂窝接收频段。很可能来自其他外部传输的能量将在非线性传输线内混合,导致许多较小的PIM级别反复混合,从而导致宽带升高的噪声基底,通常跨越所有运营商许可的频谱。一旦这个升高的噪声层进入Rx波段,它就会打开一扇门(有时通过LNA获得)进入BTS。
 
来自调制信号的IM
 
来自连续波(CW)信号的互调产物(例如可能由PIM测试仪产生)表现为单频CW产品。当发现从调制载波产生的PIM时,可能会看到实时信号中出现的那种故障,重要的是要知道由调制信号产生的互调比基本信号需要更多的带宽。例如,如果两个基波都是1 MHz宽,则三阶产品将具有3 MHz带宽,五阶产品,5 MHz带宽等等。PIM产品可以是非常宽带的,覆盖宽频带。
 
图3.导致接收器在1710 MHz处失去意义的PIM
 
图4.引起接收器在910 MHz处失去意义的PIM
 
通过将扩频信号叠加到当前站点基础设施中,由于传输系统线性问题,将3信道UMTS传输与10 MHz LTE(假设10 MHz而不是20 MHz!)混合将是灾难性的。从理论上讲,这可以创建一个带宽超过30 MHz的三阶产品,这不包括第五和第七阶段引入的任何影响。这将是一个有趣的实验,以记录100 MHz +噪声问题肯定存在。
 
PIM计算示例
 
这是两个PIM示例; 一个来自850 MHz频段,一个来自1900 MHz频段。在第一个示例中,1750 MHz是三阶产品之一,属于AWS-1基站接收频段。如果1940和2130 MHz载波源在物理上彼此靠近,或者甚至共用同一天线,任何腐蚀或其他非线性效应都会产生1710 MHz的三阶无源互调产物,可能导致接收失效或阻塞。值得一提的是,PIM产品不需要直接落在上行链路信道上就会引发问题。它们只需要在接收器的预滤波器内,这通常与网络运营商的许可带宽一样宽。
 
广泛使用的900 MHz频段的PIM示例假定两个GSM载波,一个在935 MHz,另一个在960 MHz。在这种情况下,910 MHz三阶产品位于基站接收频段(图4)。
 
到目前为止的计算假设只有两个载波存在。在现实世界中并非总是如此。在基站,不仅需要考虑天线系统内的载波,还需要考虑来自附近发射机的更强信号。信号可以反馈到天线系统,找到非线性设备,与其他载波混合,并创建PIM。当使用高度复杂的调制平台时,这个问题迅速复杂化; 即使在使用相对窄的带宽时,在蜂窝领域已经非常明显的东西。
 
当涉及三个或更多载波时,计算很快变得复杂。有在线可用的程序和电子表格来帮助完成此任务。如果可能,快速替代方案是一次关闭一个发射器,以找出哪些载波和天线运行对PIM有贡献。这可以大大简化计算和故障排除任务。
 
类似PIM的效果也可以由连接器配合表面之间的绝缘膜的周期性击穿引起。腐蚀或外来沉积物及其影响会导致这种绝缘材料随着时间的推移而出现。由这种机制引起的干扰本质上是宽带和突发的,发生率从不频繁到每秒两到三次。这种效应是由微弧或烧结引起的,可以通过PIM测试找到。
 
来源:天科乐
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