三阶互调

由二个频率产生的三阶互调失真是现代通信系统中普遍存在的问题。

当系统中二个（或更多）的载频信号通过一个无源器件，如天线、电缆、滤波器和双工器时，由于其机械接触的不可靠，虚焊和表面氧化等原因，在不同材料的连接处会产生非线性因素，这就像混频二极管。

二个载频信号（F1和F2）及其二次谐波（2F1和2F2）所进一步产生的最大互调产物就是三阶互调失真（2F1-F2和2F2-F1）。

三阶互调产物（IM3）的典型指标是当二个+43dBm 的载频信号同时加到被测器件（DUT）时，其产生的IM3值不大于-110dBm，也就是-153dBc。

二阶互调失真会降低通信系统的性能。

发射信号中过大的三阶互调产物会干扰其它的接收机，最终造成接收机无法正常工作。

通常，设计者较为关心有源器件的互调测试。

但是随着通信系统的发展和系统质量的提高，对无源互调的测量也越来越重视了。

WCDMA系统的无源互调在GSM900/1800和800MHzCDMA通信系统中，由发射频段产生的三阶互调产物会落入到它们各自的接收频段。

而WCDMA频段则不同，其发射频段（2110MHz～2170MHz）产生的三阶互调产物不会落入到其自身的接收频段（1920MHz～1980MHz），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FIM3=2F1-F2，其中F1=[2110、2170]，F2=[2110、2170]。

要证明FIM3≠[1920、1980]，只要求出FIM3的取值范围，再看这个集合与[1920、1980]是否有交集即可。

要求FIM3的取值范围，关键要求出其最小值FIM3(min)和最大值FIM3(max)：FIM3(min)=2F1min-F2max=2×2110-2170=2050；FIM3(max)=2F1max-F2min=2×2170-2110=2230。

可见，FIM3=[2050、2230]与[1920、1980]无相交部分，也就是说FIM3≠[1920、1980]。

三阶互调频率截取点测试方法概述及解释说明1. 引言1.1 概述本篇文章旨在介绍三阶互调频率截取点测试方法，并对其进行解释和说明。

通过该方法可以准确测试和评估系统中的三阶互调失真发生的频率范围。

1.2 文章结构文章分为五个主要部分：引言、三阶互调频率截取点测试方法、实施步骤及注意事项、应用和案例分享以及结论。

每个部分都包含了具体的内容，方便读者快速了解主题。

1.3 目的三阶互调是无线电通信系统中常见的干扰问题，它会导致信号质量下降并影响通信效果。

因此，准确测量和确定三阶互调频率截取点对于系统性能优化和干扰抑制至关重要。

本文旨在介绍一种有效的测试方法，以帮助工程师更好地理解和解决这一问题，从而提高系统性能和用户体验。

2. 三阶互调频率截取点测试方法：2.1 定义和背景：三阶互调是无线通信系统中一个重要的非线性现象，其中两个或多个不同的信号通过设备或系统时，可能会产生新的频率分量。

为了评估系统性能并提高无线通信质量，需要对三阶互调进行测试。

而三阶互调频率截取点测试方法是一种用于确定信号在继续通过传输系统之前被严格过滤掉的频率点。

2.2 原理解释：三阶互调频率截取点测试方法基于采用特定的测量设备和技术来检测和确定信号经过设备或系统时产生的额外频率。

一般情况下，这些额外频率都是不需要的，并且可能导致干扰或降低通信质量。

该方法主要依赖于信号发生器和功率计等测试仪器。

首先，使用信号发生器生成两个或多个测试信号，并将它们输入到待测设备或系统中。

然后，在不同的输入功率水平下通过功率计来测量输出序列中所有可能产生的互调产品。

根据测量结果，可以绘制出一个功率与频率之间关系的图表。

在此图表上，我们可以观察到各个互调分量的功率水平以及它们发生的频率点。

通过分析这些数据，就可以得到三阶互调频率截取点（Third Order Intercept Point,TOI），即信号产生的第三阶非线性失真产品开始受到过滤或衰减的具体频率值。

关于连接器三阶互调的控制影响的因素很多，是否有谁对此做过细致的归纳总结，特别是批量产品如何保证，希望得到同仁的分享讨论。

以下是我所了解的关于控制三阶交调的几种措施:1、连接器的设计上零件尽量采用简单的结构，优选整体式结构，尽可能避免外壳或接触件采用组合件2、与电缆的连接最好采用焊接，且焊接时应确保焊接牢固，不得有空洞3、选材方面尽量不要用含铁量高的材料，优选抗磁黄铜等4、电镀方面，最好采用镀银或三元合金，5、装配各环节避免零件受污染，优其是接触界面，保持清洁从我们的生产实际来看，应该指出的是三阶交调的测试也是不太稳定的，似乎有一些不可捉摸的因素，同一根电缆现在测得不行，说不定过一会就行，或动一动就行，虽说这可能是由于插合时没有拧好引起的，但总觉得三阶交调有些糊弄人的意思。

不知各位同行有何高见？影响三阶互调的因素确实很多，主要的因素有：1.材料、2.镀层(内导体银、外导体三元合金，厚度≥3μm)、3.焊接等（以上二楼已经详细说明了）4.内导体的正压力，插孔最好采用锡磷青铜或铍铜。

当两个信号频率和或多个信号频率同时通过同一个无源射频传输系统(无源射频传输系统，即由无源射频电路元件组成的系统。

无源射频电路元件包括：电阻器、电感器、电容器、连接器、滤波器、传输线、天线等)时，由于传输系统非线性的影响，使基频信号之间产生非线性频率分量。

这种现象被称为交调(IM)，或称互调。

把非线性频率分量称为交调产物(Intermodulation Pmduct——IMP)。

为区别有源器件产生的交调，此时也分别称为无源交调(PIM)和无源交调产物(PIMP)。

这些IMP如果落在接收频带内，又足够的强，则会形成对基波信号频率的干扰，这种干扰称为无源交调干扰影响三阶互调的因素确实很多，主要的因素就连接器的无磁性包括：1.材料无磁性2.镀层无磁性3.生产工装无磁性电镀质量对PIM产生的影响：1.镀层厚度；2.镀液被污染；--表面光洁度，变色，起泡，起皱3.镀层的均匀性；产品结构对PIM的影响1.接触面的接触压力；2.插孔的标准规保持力；3.焊接优于过盈配合；4.免焊结构远不如焊接结构；5.电缆的选择；一般我用C3604或C3603.其实价格与HPb59-1差不多，只是材质均匀，切削性能好，加工出来的光洁度也好。

在移动通信领域内，频率规划是很重要的项目之一。

频率规划的正确与否直接影响到工程完工之后实际的通信质量。

在多信道的共用系统中，因为多个信道的同时工作，必然要产生相互干扰，为了减少频率之间的相互干扰的程度，就应该选取一些适当的频点，选用无三阶互调的频点就能够有效的抑制频率间的干扰。

三阶互调是由电路的非线性产生的三次项，在频率上满足：Ｆｉ－Ｆｊ＝Ｆｊ－Ｆｋ（两信号三阶互调）Ｆｉ－Ｆｊ＝Ｆｋ－Ｆｌ（三信号三阶互调）三阶互调的意思是，只要有几个频率满足以上的关系，相互间就会构成干扰，比如在两信号的三阶互调中，Ｆｉ＝２Ｆｊ－Ｆｋ，若由Ｆｊ和Ｆｋ产生的新的频率Ｆｉ落在本系统或其他系统工作的频率或通带上，就会对系统的通信造成干扰。

无三阶互调就是要取出一组满足频率要求的点，使这些点的任何组合都满足Ｆｉ－Ｆｊ≠Ｆｊ－Ｆｋ，Ｆｉ－Ｆｊ≠Ｆｋ－Ｆｌ。

在一组数的范围内取出无三阶互调的点，我们可以考虑几种算法。

第一种是：先将所有的组合求出，然后依照无三阶互调的条件进行判断，取出所有满足无三阶互调的组，然后依照附加条件（比如信道间隔）进行挑选；第二种是：先依照附加条件选择信道组合，再将程序求出的组合进行无三阶互调比较和判断，最终求得满足的解。

在判断无三阶互调的条件时，将每两个元素进行循环比较的方法显得过于繁杂，一般采用差分三角形法。

这个例子是取５个无三阶互调的点，取出的组（１，２，５，１０，１２）（引自《移动通信工程》，人民邮电出版社３１６页，表５－５）满足无三阶的条件，约束条件为信道间隔≥１，由这个数组可以计算出上面的差分三角矩阵。

验证无三阶互调的方法是：只要这个三角矩阵中的元素不重复，则这个数组本身就满足无三阶互调。

由于矩阵本身并不会很大，可以用多重循环形成差分三角形，再进行矩阵元素之间的比较。

在具体编程描述时可以考虑选用Ｃ语言或专用数学工具Ｍａｔｌａｂ或者Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃ。

考虑到在求解较大型的无三阶互调组时，用Ｃ语言描述的工作量过大，牵涉到矩阵运算的循环次数过多，编程繁杂难以实现，且难以维护，故选用Ｍａｔｌａｂ，Ｍａｔｌａｂ以其矩阵运算的效率而闻名。

三阶互调的计算及IP3测试原理和方法详细教程三阶交截点（IP3）是衡量通信系统线性度的一个重要指标，他反映了系统受到强信号干扰时互调失真的大小。

当系统的IP3较高时，要精确测试IP3 会比较困难，因为测试环境中各种因素（如测试配件的隔离度、线性度和匹配性等）都容易影响高IP3的测试。

下面将简略介绍IP3的测试原理，详细分析高IP3的测试方法。

1IP3测试原理在无线通信设备中，器件（如放大器、混频器、调制/解调器等）的非线性通常会使同时侵入2个或多个强干扰信号发生相互调制，并产生新的频率成分，这种现象称为互调。

互调干扰不仅能降低有用信号的功率，引起信号失真，降低系统选择性，还能破坏邻近信道的性能。

因此，互调性能是系统常检指标，通常用IP3来表示。

IP3是工作频率信号在理想线性系统中的输出信号与三阶互调分量幅值相等时的交点，是一个固定点。

如图1所示［1］。

该点是虚交点，实际系统中无法直接测出，但可以通过相关的测量值计算出来。

下面将简单介绍IP3计算式的原理。

虽然侵入系统的强信号可能有2个或2个以上，但为了测试的方便，假设只有2个强的等幅单音信号侵入了系统。

若用一个幂级数来表示器件的非线性作用，并假设单音信号的频率分别为f1和f2，那么不难推出三阶互调分量的频率为（2f1－f2）或（2f2－f1）。

IP3（IIP3，OIP3）的计算式为［2］：其中：IIP3为输入IP3，是IP3的横坐标；OIP3为输出IP3，是IP3的纵坐标；Pin为单音信号的输入功率电平；Pout为单音信号的输出功率电平；G为被测件（Device Under Test - DUT）的小信号增益。

IMD3为三阶互调失真，他等于干扰信号的输出功率电平减去三阶互调量功率电平的值，即：。

移动通信系统中使用直放站可以经济、迅速、有效的填补盲区，改善网络质量，给运营商带来可观经济效益，因此在网络中得到广泛的应用。

但是直放站本身是有源设备，它自身的噪声系数和产生的杂散、互调信号如果控制不好会对网络产生干扰，降低网络的质量，严重时会造成系统瘫痪。

为了保证网络运行质量，需要在设计过程中合理使用，并通过网络优化工作，将影响降低到合理的范围内。

一、直放站的噪声系数对GSM网络的影响及解决方法直放站的噪声系数对施主基站的影响，主要表现在直放站的上行噪声引入施主基站，从而降低施主基站接收机的接收灵敏度，减小了施主基站的覆盖范围，甚至引起掉话率和误码率的上升。

1影响分析直放站是有源设备，直放站内部有较多非线性有源器件，性能较好的直放站上下行的噪声系数都应小于5dB，下面就以以此值作为讨论的条件。

首先介绍两个概念：KT(热噪声密度)和EDoPL(有效路径损耗)。

KT(热噪声密度)为设备内部电子热运动引起的噪声，是所有设备都固有的，它只和温度有关。

K为波滋曼常数，T为绝对温度。

如在温度为17℃时，KT(热噪声密度)为：－174dBm/Hz。

EDoPL(有效路径损耗)就是指基站输出口到直放站的输入口的总的路径损耗，无论信号是通过空中传播或通过光纤传输。

如下图中：EdoPL=OUT-IN=40-(-50)=90直放站的噪声经过放大（直放站的上行增益）和有效路径损耗后进入基站，和基站接收机的噪声叠加就会提高接收机噪声电平。

设直放站的噪声到达基站接收机输入端的等效热噪声电平为Nin，则：Nin=K*T*B+NFrep＋Grep－EdoPLK*T:热噪声密度 B: 系统信道带宽NFrep:直放站噪声系数 Grep: 直放站增益EDoPL：有效路径损耗设基站接收机等效热噪声电平为Nbts,则：Nbts＝K*T*B+NFbtsK*T:热噪声密度 B:系统信道带宽NFbts：基站接收机噪声系数基站接收机等效热噪声电平升高ROT（RaiseOverThermal），则ROT=10Log【（10Nin/10+10Nbts/10）/10Nbts/10】设基站噪声注入裕量NIM(NoiseInjectionMargin)，则NIM＝10Log（10Nbts/10/10Nin/10）可得：ROT=10Log（1＋10-NIM/10）例一：设EDoPL为90dB,直放站增益设为90dB（设此时直放站下行输出功率和基站一样），直放站和基站的噪声系数5dB，为保持上下行链路平衡，上下行增益设置一样。

交调和互调的区别三阶互调三阶互调（Third Order Intermodulation 或3rd Order IMD）是指当两个信号在一一个线性系统中，由于非线性因素存在使一个信号的二次谐波与另一个信号的基波产生差拍（混频）后所产生的寄生信号。

由于一个信号是二次谐波（二阶信号），另一个信号是基波信号（一阶信号），他们俩的合称为三阶信号。

又因为是这两个信号的相互调制而产生差拍信号，所以这个新产生的信号称为三阶互调失真信号。

产生这个信号的过程称为三阶互调失真。

他所表明的是确切含义是，一个线性系统所包含的非线性系数的大小。

互调和交调是有区别的。

简单来说，互调可以说是非调制信号与有用信号经过非线性器件后，相互作用产生的互调频率信号对有用信号的干扰。

而交调般是指调制信号。

两点有本质区别。

交调可以引起串音，就是这个原因。

互调干扰（Inter ModulaTIon）当两个或多个干扰信号同时加到接收机时，由于非线性的作用，这两个干扰的组合频率有时会恰好等于或接近有用信号频率而顺利通过接收机，其中三阶互调最严重。

由此形成的干扰，称为互调干扰。

互调干扰和交调干扰类似，有天线互调、天馈避雷器互调、滤波器互调等。

交调干扰交叉调制（Cross ModulaTIon）是指一个受调制的干扰（如干扰电台）与要接收的信号同时作用于接收机，由于高放或变频器的非线性作用，会将干扰的调制信号转移到信号载波上，而形成交叉调制，由此造成的干扰，称交叉干扰。

系统交调有天线交调、天馈避雷器交调、接收机滤波器交调等，我们把因为天线、馈线等无源器件的非线性引起的交调称为无源交调。

另，需要注意的是，互调一般都是指两个or两个以上的unwant信号与want信号相互作用。

三阶互调计算什么是‎三阶互调？三‎阶‎互调是指当两个信‎号在‎一个线性系统中‎，由于‎非线性因素存‎在使一个‎信号的二次‎谐波与另一‎个信号的‎基波产生差拍‎（混频‎）后所产生的寄‎生信‎号。

由于一个信号‎是‎二次谐波（二阶信号‎），另一个信号是基波‎信号（一阶信号），‎他‎们俩的合称为三阶‎信号‎。

又因为是这两‎个信号‎的相互调制而‎产生差拍‎信号，所以‎这个新产生‎的信号称‎为三阶互调失‎真信号‎。

产生这个信号‎的过‎程称为三阶互调失‎真‎。

他所表明的是确切‎含义是，一个线性系统‎所包含的非线性系数‎的‎大小。

这个指标对‎于大‎动态放大器是一‎个非常‎重要的技术指‎标。

测试‎这项指标使‎用的测试仪‎器主要是‎频谱分析仪。

‎对于不‎同指标要求的三‎阶互‎调失真，需使用不‎同‎性能的频谱分析仪，‎对三阶互调失真要求越‎高，对频谱分析仪的‎要‎求就越高。

‎给定‎具体频率可以推‎算出哪‎些频率点有三‎阶互调干‎扰具体的算‎法是:‎计算方法‎：（1）‎将所分‎配或使用的频率‎从低‎向高排序；（2‎）‎按最小信道间隔计‎算每个频率对应的频道‎数；（3）计算‎相‎邻频道数的差值；‎（‎4）求差值的‎和（按‎下举例方法求‎和）；‎（5）检‎查差值与和‎数中不得‎有相同的数出‎现。

‎举例说明：现有‎一组‎频率156.27‎5‎M Hz 156.‎150MHz1‎56.200MHz‎‎156.125‎M H‎z计算是否存在‎互调组‎合。

（1）‎排序‎‎156.1‎25 ‎156‎.15‎015‎6.‎200 15‎6‎.275(156.‎300)（2）顺‎序频道数 1 ‎‎‎2‎‎‎4‎‎7（8‎）（3）‎相邻频‎道差值‎‎ 1 ‎‎ 2 ‎‎3（4）‎（4）差值之和‎‎‎3‎‎5‎（6）‎‎6（7）‎（5）‎检查差值与‎和数是否‎有同样的数出‎现‎有相同的‎数字‎3，表明这一组频‎率‎存在互调，只有将1‎56.275频率向上‎调换成156.30‎0‎或其它的频率才可‎避开‎互调组合。