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浅谈无源互调测量技术SUBSCRIBE to US由于衰减效应严重影响了通信网络的运行，因此PIM在无线通信领域越来越受关注。
只要当两个频率以上的信号遇到一个非线性的电学结或类似物质，就会产生互调。
其结果是产生了我们不想要的信号，这个信号的频率可以由最初的原始频率经过计算得到，它可以导致系统容量的减少，和（或）通话质量的降低。
蜂窝小区中容量的减少和通话质量的降低将导致无线通信服务提供商收入的减少。
当受影响的客户对该服务提供商失去信心，并且改换成使用竞争对手的服务时，那么该服务提供商的经济损失将是不可预计的。
通过与世界各国的工程师和技术人员的交流，Summitek公司与器件制造商、下游供应商、现场经理和服务提供商讨论过有关互调的问题。
Summitek结合了通过制造和发展其PIM分析仪而获得相关的知识，形成的PIM测量基本方法，以及构筑Summitek分析仪的测试性能等方面，从而逐步形成了现有的观点和看法。
Summitek建议如下：· 在强调性价比的现实情况下，一味的坚持“低”互调原则是很难满足市场的大量需求的。
· PIM的评估设备应该采用动态的测量方法。
· 由于频率是依赖于许多设备及其子系统的特性，因此固定频率的测试方法可能是不适合的。
PIM的形成原因设计、制造和维护都是产生互调的原因。
就互调而言，良好的设计是必要条件，但不是成功的充分条件。
同时，许多公司认为互调可以简单得通过一些设计规则来控制。
避免使用含铁材料、使连接结点的数量最少化。
设计中所有的连接结点必须是精确的，并且在足够的压力下还能维持很好的连接。
焊接或冷焊所有的结点；避免不同材料间的直接接触；电镀所有的表面，防止氧化；确保电镀的均匀以及足够的厚度。
虽然这些规则看似简单，但是完美地实现他们才是成功的关键。
理想过程中的微小偏差可能导致无法容忍的互调。
现实环境下可能发生的情况：部件间的简单连接；螺杆和紧固件的不切当的扭矩；连接处的焊接不良；电镀前没有彻底充分清洗部件；污染的电镀槽；电镀材料的结构；使用错误的材料；电镀的附着力差。
移动通信天线无源互调产生机理与改善研究摘要：本文针对移动通信天线无源非线性展开分析，通过研究金属零件基体致密度、金属零件表面质量、紧固连接点、焊接连接点等情况互调产生机理，以及相应的改进措施，可以提升移动通信天线运行稳定性，确保信息传输结果的可靠性。
关键词：移动通信天线；金属零件；表面质量移动通信无源互调（下简称PIM）是射频信号路径中两个或多个射频信号因非线性特性引起的混频干扰信号，当这些信号电平足够大且落在接收频带内时，会对通信系统产生干扰。
基于互调产生机理，拟定合理的改善措施，不仅可以优化通讯系统运行环境，而且能够提升信息传输效率和时效性，以满足相应的处理要求。
1移动通信天线无源非线性分析移动通信天线中产生非线性效应机理的复杂度较高，机理分析时需要考虑的内容繁多。
基于以往应用经验，天线产生无源无源非线性出现的潜在原因如下：（1）系统使用的铁磁材料的非线性磁滞效应，在靠近天线附近使用的大量的铁磁材料，会引起PIM现象。
（2）承受载波功率的金属―绝缘体―金属（MIM）连接物，它引起非线性特性，导致出现PIM。
（3）由微小裂缝、微小触须和金属结构中的砂眼引起的微放电可能产生PIM产物。
（4）在金属接触处穿越氧化薄层的电子隧道效应和半导体行为。
（5）低劣的制造工艺引起松动连接、金属裂缝和连接处的氧化作用，产生PIM。
（6）所有材料都存在某种程度的非线性，甚至连非铁磁材料也可能呈现PIM现象。
2无源非线性无源互调产生机理及改善处理2.1金属零件基体致密度2.1.1产生机理基于以往应用经验，造成金属零件基体致密度不足的原因如下：（1）在材料应用方面，进行铝合金压铸处理时，位于熔融状态下的材料会溶解空气中的氢原子，在冷却时又会析出氢原子，若冷却完成前内部氢原子残留量过多，那么也将造成结构内部气孔。
（2）在模具处理方面，零件结构的转折、厚度等参数的突然变化，都会造成模具内溶液流速均匀度不足的情况，从而在模具内出现紊流漩涡现象，影响到零件基体致密度。
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。
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。
无源互调测量及解决方案1、概述无源器件会产生非线性互调失真吗?答案是肯定的!尽管还没有系统的理论分析，但是在工程中已经发现在一定条件下无源器件存在互调失真，并且会对通信系统（尤其是蜂窝系统）产生严重干扰。
无源互调（PassiveInter-Modulation，PIM）是由发射系统中各种无源器件的非线性特性引起的。
在大功率、多信道系统中，这些无源器件的非线性会产生相对于工作频率的更高次谐波，这些谐波与工作频率混合会产生一组新的频率，其最终结果就是在空中产生一组无用的频谱从而影响正常的通信。
所有的无源器件都会产生互调失真。
无源互调产生的原因很多，如机械接触的不可靠、虚焊和表面氧化等。
5年前，大部分射频工程师很少提及无源器件互调问题。
但是，随着移动通信系统新频率的不断规划、更大功率发射机的应用和接收机灵敏度的不断提高，无源互调产生的系统干扰日益严重，因此越来越被运营商、系统制造商和器件制造商所关注。
长期以来，无源器件的互调失真测量技术一直被国外公司所掌握，并垄断了测量产品市场。
今天这种局面发生了变化，无源互调测量技术难关已经被中国本土的射频工程师们攻克，而且低成本的商用无源互调测量系统也已诞生。
2、无源互调的表达方式无源互调有绝对值和相对值两种表达方式。
绝对值表达方式是指以dBm为单位的无源互调的绝对值大小；相对值表达方式是指无源互调值与其中一个载频的比值（这是因为无源器件的互调失真与载频功率的大小有关），用dBc来表示。
典型的无源互调指标是在两个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。
3、无源互调测量方法由于无源互调值非常小，因此无源互调的测量非常困难。
到目前为止，无源互调的测量项目和测量方法尚无相应的国际标准，通常都是采用IE C推荐的测量方法。
IEC推荐的正向和反射互调产物的测量方法分别如图1和2所示。
图1正向互调测量示意图2反射互调测量示意图1表示一个两端口或多端口器件在两个大功率信号的同时作用下所产生的互调产物。
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-25M935~960890~915910~915GSM
DCS1805~188
01710~17
85
1730~1785DCS
2）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-10M870~880825~835860~890GSM
CDMA-25M869~894824~849844~919CDMA-25、GSM GSM-25M935~960890~915910~985GSM
移动
GSM-24M
930~954885~909906~978移动GSM、联通GSM
DCS1805~188
01710~17
85
1730~1955DCS、PHS、WCDMA
PHS1900-191
1890~1920WCDMA 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-10M870~880825~8351740~1760DCS
GSM-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。
3、无源互调三阶互调指标的分析
——如果指标要求PIM3:<-120dBc@2*43dBm
对工作在其他功率条件下的互调产物的功率进行估算。
当两个输入载频功率每增大1dBm，PIM3值增大3dBm。
