淺談無源互調(diào)測量技術(shù)

由于衰減效應(yīng)嚴(yán)重影響了通信網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行，因此PIM在無線通信領(lǐng)域越來越受關(guān)注。只要當(dāng)兩個(gè)頻率以上的信號遇到一個(gè)非線性的電學(xué)結(jié)或類似物質(zhì)，就會產(chǎn)生互調(diào)。其結(jié)果是產(chǎn)生了我們不想要的信號，這個(gè)信號的頻率可以由最初的原始頻率經(jīng)過計(jì)算得到，它可以導(dǎo)致系統(tǒng)容量的減少，和(或)通話質(zhì)量的降低。

蜂窩小區(qū)中容量的減少和通話質(zhì)量的降低將導(dǎo)致無線通信服務(wù)提供商收入的減少。當(dāng)受影響的客戶對該服務(wù)提供商失去信心，并且改換成使用競爭對手的服務(wù)時(shí)，那么該服務(wù)提供商的經(jīng)濟(jì)損失將是不可預(yù)計(jì)的。

通過與世界各國的工程師和技術(shù)人員的交流，Summitek公司與器件制造商、下游供應(yīng)商、現(xiàn)場經(jīng)理和服務(wù)提供商討論過有關(guān)互調(diào)的問題。Summitek結(jié)合了通過制造和發(fā)展其PIM分析儀而獲得相關(guān)的知識，形成的PIM測量基本方法，以及構(gòu)筑Summitek分析儀的測試性能等方面，從而逐步形成了現(xiàn)有的觀點(diǎn)和看法。Summitek建議如下：

· 在強(qiáng)調(diào)性價(jià)比的現(xiàn)實(shí)情況下，一味的堅(jiān)持“低”互調(diào)原則是很難滿足市場的大量需求的。

· PIM的評估設(shè)備應(yīng)該采用動態(tài)的測量方法。

· 由于頻率是依賴于許多設(shè)備及其子系統(tǒng)的特性，因此固定頻率的測試方法可能是不適合的。

PIM的形成原因

設(shè)計(jì)、制造和維護(hù)都是產(chǎn)生互調(diào)的原因。

就互調(diào)而言，良好的設(shè)計(jì)是必要條件，但不是成功的充分條件。同時(shí)，許多公司認(rèn)為互調(diào)可以簡單得通過一些設(shè)計(jì)規(guī)則來控制。避免使用含鐵材料、使連接結(jié)點(diǎn)的數(shù)量最少化。設(shè)計(jì)中所有的連接結(jié)點(diǎn)必須是精確的，并且在足夠的壓力下還能維持很好的連接。焊接或冷焊所有的結(jié)點(diǎn);避免不同材料間的直接接觸;電鍍所有的表面，防止氧化;確保電鍍的均勻以及足夠的厚度。雖然這些規(guī)則看似簡單，但是完美地實(shí)現(xiàn)他們才是成功的關(guān)鍵。理想過程中的微小偏差可能導(dǎo)致無法容忍的互調(diào)?，F(xiàn)實(shí)環(huán)境下可能發(fā)生的情況：部件間的簡單連接;螺桿和緊固件的不切當(dāng)?shù)呐ぞ?連接處的焊接不良;電鍍前沒有徹底充分清洗部件;污染的電鍍槽;電鍍材料的結(jié)構(gòu);使用錯(cuò)誤的材料;電鍍的附著力差。

一旦你已經(jīng)擁有了設(shè)計(jì)完美和制造良好的零部件后，接下來的挑戰(zhàn)就是組裝和系統(tǒng)的安裝了。所有的結(jié)點(diǎn)都是互調(diào)的潛在產(chǎn)生者，因此，每個(gè)連接點(diǎn)都是問題的潛在源頭。當(dāng)存在機(jī)械壓力(電纜的彎曲度、接頭截面的扭力負(fù)荷，超過/低于扭矩的接頭)的情況下，在良好的外界環(huán)境中對結(jié)點(diǎn)的測試，仍然是不可靠的。

總之，所有連接起來的部件達(dá)到互調(diào)指標(biāo)并不能保證其子系統(tǒng)也可以達(dá)到互調(diào)的指標(biāo)。

再之，自然因素是那些暴露在自然界的網(wǎng)絡(luò)部分的天敵。風(fēng)力造成的擺動、溫度日變化、各種不同形式的潮濕、陽光造成的熱量負(fù)荷、空氣中的塵埃。以上的每一種情況都會毀掉器件在網(wǎng)絡(luò)中的質(zhì)量，并且最終導(dǎo)致信道的崩潰。接縫的衰減、結(jié)點(diǎn)的分離、濕氣的入侵、材料的氧化，以及塵埃的污染都將增加互調(diào)，降低接收機(jī)靈敏度。這個(gè)結(jié)果是在設(shè)計(jì)潛能下的蜂窩網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際情況。

測試方法--量化互調(diào)性能

良好的通信質(zhì)量要求保持一個(gè)可以容忍的載干(C/I)比，因此，我們的希望干擾”I”越小越好。在理想情況下，干擾”I”總是小于接收機(jī)的底噪。這個(gè)我們不希望看到的干擾產(chǎn)生的原因之一就是無源互調(diào)。

一個(gè)典型的指標(biāo)要求，在測試中向設(shè)備注入兩個(gè)+43dBm的載波信號時(shí)，無源互調(diào)不能大于–110dBm，即-153dBc。換句話說，這個(gè)指標(biāo)要求相當(dāng)于1:2,000,000,000,000,000的比值，或者說相當(dāng)于我們要以0.1mm的精確度來測量地球與太陽間的距離。

· 以前

以前測量PIM的通常做法是在測試環(huán)境中，注入兩個(gè)固定頻率的，每路20瓦的連續(xù)波信號時(shí)，測量產(chǎn)生的互調(diào)功率值。這個(gè)方案與國際標(biāo)準(zhǔn)委員會定義的測量PIM的方法(IEC TC46 WG6)是一致的。

要實(shí)現(xiàn)必要的測試設(shè)備，經(jīng)典的方式是采用架疊式方式，將兩臺信號合成器饋送信號至兩個(gè)大功率放大器。這兩個(gè)大功率放大器連接著很多器件，這些器件用來合成、過濾和雙工信號。然后將經(jīng)過處理的信號通過一臺低噪放后發(fā)送到頻譜分析儀進(jìn)行監(jiān)控和顯示。一臺功率計(jì)被用來周期性地調(diào)整發(fā)射功率，來補(bǔ)償偏差。

采用架疊式方法搭建無源互調(diào)平臺顯然是一個(gè)困難的過程。而且，由于其中的許多離散性器件、組件和相互連接的電纜，導(dǎo)致了測量結(jié)果有時(shí)很難再現(xiàn)，設(shè)備經(jīng)常不穩(wěn)定和容易損壞。如果這還不足以說服你的話，這種測試方法還是耗時(shí)的。而且，我們已經(jīng)開始認(rèn)識到，這樣的測試結(jié)果是不確定的，也是容易誤解的。

· 現(xiàn)在

基于對PIM測量的實(shí)現(xiàn)方式(和相關(guān)的不足之處)的理解，Summitek設(shè)定了如下設(shè)計(jì)目標(biāo)：建立一套具有高質(zhì)量、可重復(fù)測試方法的測試設(shè)備。使得設(shè)備能夠容易的建立和使用。通過提供新的有用的工具來保證世界先進(jìn)水平。為了建立一個(gè)清楚的實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)的對比，將標(biāo)準(zhǔn)化引入該復(fù)雜的測試方法。緊跟當(dāng)前的技術(shù)趨勢和測試標(biāo)準(zhǔn)。聆聽消費(fèi)者的建議，使之分類合并，以便于盡可能地提供最全面的，簡單易學(xué)的測試設(shè)備。

這促成了無源互調(diào)儀的三大重要的設(shè)計(jì)特點(diǎn)：

1.高集成化設(shè)計(jì)：將所有的射頻器件組裝在一個(gè)獨(dú)立的機(jī)箱中，使外部組件數(shù)量最小化，這將提高設(shè)備的可靠性、穩(wěn)定性和可重復(fù)性。

2.高速數(shù)字接收機(jī)技術(shù)。Summitek的分析儀的速度和頻率靈敏性使之可以達(dá)到：

· 同時(shí)測量多個(gè)互調(diào)產(chǎn)物。

· 測量和記錄一些瞬間狀態(tài)，比如無源互調(diào)脈沖，以及由于機(jī)械和環(huán)境影響造成的互調(diào)變化。

· 互調(diào)的掃頻測量特性驗(yàn)證了整個(gè)指定頻段范圍的執(zhí)行情況。

3.創(chuàng)造性的新測試性能：最終的設(shè)備操作簡單、高效、嚴(yán)謹(jǐn)，因此，該測試方法對于保證產(chǎn)品的質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò)完整性是非常實(shí)用的。

大多數(shù)測量方法是基于一對獨(dú)立的載波頻率的。由于無線通信標(biāo)準(zhǔn)，該頻率往往設(shè)置在發(fā)送頻帶的邊緣。

以測量工作于PCS1900頻帶的器件為例。典型地，測試設(shè)置載波1為1930 MHz ，載波2為1990 MHz(注：有一些無源互調(diào)測試設(shè)備基于設(shè)計(jì)原因，必須將一個(gè)載波設(shè)置在接收頻段內(nèi)，另一個(gè)載波設(shè)置在發(fā)射頻段內(nèi)。這個(gè)測試方法的正確性有爭議)。在發(fā)射頻率和功率確定，以及頻譜分析儀設(shè)置成互調(diào)響應(yīng)后，測試就開始了。在測試過程中，要注意的是不要碰撞被測器件和測試儀表，以免在頻譜分析儀掃描剛好通過互調(diào)頻段時(shí)，由于其不穩(wěn)定性產(chǎn)生數(shù)據(jù)尖峰。