PIM分析儀測試連接器互調(diào)的新方法介紹

0 引言

　　在微波網(wǎng)絡中，同軸連接器是引起互調(diào)的主要來源。同軸連接器的非線性特性是引起互調(diào)的主要原因。準確確定同軸連接器的無源互調(diào)對整個射頻系統(tǒng)設計有重大的意義。目前大多數(shù)的連接器生產(chǎn)廠家采用的測試方法都是一起測試兩個同軸連接器，具體辦法是根據(jù)需要測試的連接器制作一個圓桶狀工裝，然后將待測量的連接器的內(nèi)導體鋸短使之與外面的介質(zhì)相齊平，將兩個連接器的內(nèi)導體互相連接安裝在工裝里，一端接互調(diào)儀，另一端接低互調(diào)負載，測量兩個連接器級聯(lián)的互調(diào)值。這種測試方法有三個缺點：

　　(1)對不同的連接器要制作不同的工裝，程序比較麻煩，耗時長；

　　(2)這種測試方法是抽樣測試，雖然在工藝或者其他方面保證了互調(diào)的穩(wěn)定性，但是畢竟不是個個測量，難免存在漏網(wǎng)之魚，這會給用戶帶來困擾；

　　(3)在這種測試方法中，引入了一個新的接觸面，就是內(nèi)導體對內(nèi)導體的平面，這對測試系統(tǒng)的殘余互調(diào)會造成影響，但是很難確定影響的大小。

      基于傳統(tǒng)的測試方法的種種缺點，本文提出一種新的連接器的互調(diào)測試方法——開路測試法。這種測試方法是讓連接器的一端開路，另一端接互調(diào)儀。這種方法可以在不破壞同軸連接器的基礎上確定同軸連接器的無源互調(diào)值。本文首先建立一個連接器的測試模型，然后根據(jù)這個模型，利用矢量網(wǎng)絡分析儀分別測量連接器模型在開路和接負載兩種情況下的負載反射系數(shù)和源反射系數(shù)在不同頻率的值。利用這些數(shù)據(jù)就可以計算出微波無源網(wǎng)絡中同軸連接器在網(wǎng)絡中開路和接負載兩種情況下的互調(diào)。最后，用互調(diào)分析儀測量連接器的互調(diào)值驗證了這種方法的有效性。

　　1 互調(diào)測量及產(chǎn)生原因

　　本文中所有PIM的測量都是采用Jonitcom公司的PIM分析儀，外型如圖1所示。其簡化的測量系統(tǒng)圖如圖2所示。

該系統(tǒng)中兩個大功率載頻f1和f2通過雙工濾波器發(fā)射到DUT，終端接50 Ω負載。PIM產(chǎn)生的雜散信號在DUT中產(chǎn)生，并在兩個方向傳播——“前向”到匹配負載，“反向”到雙工濾波器。發(fā)射激勵信號的頻率和被測的IM產(chǎn)物的頻率由雙工濾波器的TX和RX通道決定。接收機測量反向傳播的IM波功率。PIM測試分為兩種，一種是傳輸測試法，如圖3所示，另一種是反射測試法，如圖4所示。本文采用反射法測量，發(fā)射功率均為43 dBm。當載頻為f1和f2，測量的IM產(chǎn)物的頻率為2f1-f2。

　　研究發(fā)現(xiàn)連接器中的非線性失真產(chǎn)生于沿著連接器的方向上的某一個特殊點(很象適配器上的金屬和金屬的連接接點)。在這個基礎上，對被測器件分析。

 DUT非線性產(chǎn)生的IM形成兩個電壓波：為反向傳播IM電壓波，它由DUT的反向端面發(fā)出；為前向傳播IM電壓波，產(chǎn)生于DUT的前向端面。如圖5所示。電長度lback，lDUT，lfront決定PIM的值。lfront為DUT反向斷面到DUT內(nèi)部第一個非線性點的距離，lDUT為DUT中第一個非線性點到最后一個非線性點之間的距離，lback為最后一個非線性點到DUT前向端面之間的距離。源Vfront和Vback表示出現(xiàn)在DUT端面的測量系統(tǒng)的殘余IM以及負載的電長度lload和負載阻抗Zload。不同的電長度lback，lDUT，lfront也對應著不同的反射系數(shù)，為了便于分析，引入圖6的模型。源反射系數(shù)，負載反射系數(shù)包含的信息不但表明了被測器件的各種電長度，還表明了在不同負載下的匹配狀態(tài)。

通過上面的討論，所有IM源的電壓在相位上疊加，在點源上形成的V(i(f))可以用N級泰勒級數(shù)近似表示：

　　那么PIM產(chǎn)生的功率的表達式為：

2 測量數(shù)據(jù)與計算數(shù)據(jù)的對比

　　為了驗證該方法的有效性，本文給出了兩個頻段的PIM值的計算與測量結果對比。

　　頻段l：800 MHz的通信系統(tǒng)的發(fā)射頻段為869～894 MHz，接收頻段為824～849 MHz。如圖7所示。