1、无源器件互调测量技术 澳华测控技术有限公司 400-6174-866 400-6174-866 授权 发布无源互调定义及表达方式 无源互调定义 无源互调 与 有源互调 类 似，无源 互 调是无源 器 件产生的 。 当无源器件中存在两个或两个以上的 不同频 率的射 频信 号时，就会产生无源互调。 无源互调： 由射频信号在无源器件中相互调制的干扰信号 互调信号渗入接收通道会提高信道的噪声电平，从而减 小信号覆盖范围和网络容量 注：所有的无源器件，包括天线，电 缆和连 接器， 双工 器，滤波器，定向耦合器，负载和衰 减器， 避雷器 ，功 率分配/ 合成器和铁氧体环行器/ 隔离器 等都会 产生互
2、调 失真。 400-6174-866 无源互调定义及表达方式 干扰频率 期望频率 干扰频率 F1 F2 IM3 IM3 IM5 IM7 2F1-F2 3F1-2F2 4F1-3F2 F2-F1 F2+F1 2F1 2F1+F2 3F1+2F2 4F1+3F2 400-6174-866 无源器件的互调产物有无穷多个，在实际中我们所关 注的是IM3 、IM5 ，而更高阶次的互调产物信号强度较 为微弱，可以将其对通信系统的影响忽略不计。无源互调定义及表达方式 无源互调表达方式 无源互调有两种表达方式 绝对值表达法 相对值表达法。 绝对值表达法：是指无源 互调值与原点（即0 ）的 比值，用dBm 来
3、表示。 相对值表达法：是指无源 互调值与其中一个载频的 比值，用dBc 来表示，这 是因为无源器件的互调失 真与载频 功率 的大小有 关。 载波信号 +43dBm 互调信号 -110dBm -110dBm -153dBc -153dBc=（-110dBm）-（+43dBm） 0 400-6174-866 无源互调危害及测量意义 无源互调干扰在日常通信 中最常 见的表 现是通 信过程 中 遇到的回音、电话占线拨 不通、 在打电 话的过 程中听 到 第三方的声音等。 互调电平的高低，令通信 质量严 重下降 ，直接 影响到 整 个通信系统，具体表现如 下： 在模拟通信系统中增加了 通信噪 音，使 通
4、信质 量下降 在数字信号传输过程中增 加了误 码率 占用通信频道，使通信空 间变小 ，系统 容量减 小 降低通信系统接收机的灵 敏度 测量的意义：判断、分析 无源器 件的互 调水平 ，降低 产 品的互调电平值，从而到 达优化 通信网 络无源 互调干 扰 的目的。 400-6174-866 无源互调产生原因 接触非线性现象引起无源互调 部件间连接不当，致使接触不紧密， 例如接 触面不 平整 和扭力不够 连接处的焊接不良，比如焊点虚焊、 拖尾、 过大、 不圆 滑等 电镀时引起的问题，如电镀前未充分 清洗部 件、电 镀槽 受到污染、使用错误的电镀材料和电 镀的附 着力差 等 自然因素将会令基站中使用
5、的无源器 件互调 变差， 如风 力造成的摆动导致接头和连接点松动 、温度 变化引 起的 热胀冷缩、各种不同形式的潮湿引起 器件氧 化、生 锈和 腐蚀、空气中的尘埃污染等 400-6174-866 无源互调产生原因 材料非线性引起无源互调 铁磁效应：铁磁材料具有很高的磁 导率， 随磁 场做非线性变化，并显示 磁滞特 性。在 射频元 件的制造中使用了某种程 度的磁 滞材料 （例如 镍、铁、 钢等）， 将引起很 强的无源 互调产物 。 由接触表面的薄表面层和 污染层 所引起 的接触 电容。 由于器件存在差传导率产 生热效 应（扭 矩，腐 蚀，裂缝）。 400-6174-866 金属接触模型 电流 理
6、想接触 （互调很微弱） 电流 松动接触 （互调电平较强） 电流 紧固接触 （互调有很大改善） 400-6174-866 理想接触：两个接触面完全光滑，同 时接触 力度适 当，此 时电流 均匀的 在接 触面上通过，因此电流密度很小，产 生的互 调最小 。 松动接触：两个接触面不平整，如存 在划痕 、毛刺 等，当 接触力 度过小 ，则 使接触上存在大量不连续的区域，导 致接触 区域产 生较大 的电流 密度， 从而 引起较强的互调电平。 紧固接触：条件如松动接触，但接触 力度加 大，则 接触不 连续的 区域大 量减 少，接触区域上的电流密度随之减小 ，互调 电平有 很大改 善。 因此无源互调电平随
7、接触面积的增加 和输入 功率的 减小而 减小如何减低无源互调 概述 无源互调形成的原因包括 ：设计 、制造 和维护 ，因此 必须从 上述 三个方面着手减低无源互 调。具 体来说 ，我们 可以同 过一些 简单 的措施进行控制： 避免使用含磁性材料，如 铁、不 锈钢等 ，如果 一定要 使用应 该加大电镀层的厚度来降 低无源 互调； 使连接点的数量最少化； 设计中所有的连接点必须 是精确 的，并 且在足 够的压 力下还 能维持很好的连接； 提高表面加工质量，一般 表面粗 糙程度 应在0.4um 一下， 并且 不得有划痕、凹坑、碎屑 等； 焊接或冷焊所有的结点， 如电缆 连接器 内导体 与电缆 芯线之
8、 间连接应采用焊接式，不 宜采用 压接式 ； 400-6174-866 如何减低无源互调（续） 避免不同材料间的直接接触； 电镀所有的表面，防止氧化； 确保电镀的均匀已经足够的厚度； 导电体表面不得有斑点和锈蚀； 选择良好的弹性材料，以保证接触件在500次插拔 过程中具有稳定可靠的接触正压力和较小的接触电 阻。 400-6174-866 基站天线产生无源互调的关键区 域 移相器 功分器 阻抗变换器 天线振子 7/16连接器 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10 7/16连接器 7/16连接器与电缆焊接处 移相器输入焊接处 移相器 移相器输出焊接处
9、功分器及焊接处 阻抗变换器器及焊接处 天线振子及焊接处 天线底座 同轴电缆 400-6174-866 基站天线无源互调减小方法 天线上主要的互调产生点 有： 7/16连接器及其焊接处 ； 移相器及其输入输出焊接 处； 功分器及其焊接处； 阻抗变换器及其焊接处； 天线振子及其焊接处； 天线底座； 同轴电缆。 采用合格的7/16连接器 和同轴 电缆； 天线上的连接点尽可能的 少； 焊接点必 须饱 满、圆滑 ，焊 点不能过 大， 同时不能 有过 多的焊药 ； 底座必须与地板紧密结合 ，增加 其接触 面积， 减少电 缆密度 ； 400-6174-866 基站天线无源互调测量问题 影响天线产品无源互调测
10、试结果精度的因素 暴露在天线辐射场中的导电材料； 天线的安装附件出现松动、损坏或腐 蚀； 暴露在来自天线辐射的射频场中的松 动或腐 蚀的附 件； 测试系统外部的无线电射频干扰； 性能很差的同轴接口电缆； 接口连接处存在污染和磨损； 接口连接不当； 射频接口连接屏蔽不善； 天线在屏蔽房中不同位置会有不同的 测试结 果。 400-6174-866 腔体滤波器无源互调减小措施 400-6174-866 腔体滤波器无源互调减小措施 影响腔体滤波器无源互调主要因素有 设计方面 工艺及电镀方面 影响腔体滤波器无源互调的部件： 腔体 谐振杆 盖板 螺杆 飞杆 飞杆头 飞杆座 固定螺丝 400-6174-86
11、6 腔体滤波器无源互调减小措施 设计方面 耦合方式尽量避免采用焊接式耦合， 而推荐 采用容 性耦 合，可以减少应焊接工艺引起的互调 恶化； 腔体尺寸尽可能大，减小腔体表面电 流密度 ； 腔体边框铣槽可增加与盖板的压力， 进而改 善互调 ； 腔体与盖板接触的部分边缘做倒角处 理，可 以减少 应边 缘过于锋利而引起电流密度过大带来 的互调 ； 连接器法兰盘设计一个小凸台，同时 使各个 接触面 光洁 度良好，有利于与腔体紧密接触，从 而减少 无源互 调的 产生。 400-6174-866 腔体滤波器无源互调减小措施 工艺及电镀方面 腔体加工工艺，必须保证 腔体所 有棱角 有倒角 处理， 并且避 免毛
12、刺 、划 痕和光洁度不够； 连接器互调指标必须合格 ，同时 法兰盘 必须平 整，无 划痕、 毛刺； 谐振螺杆、飞杆、飞杆头 、飞杆 座、固 定螺丝 不能具 有铁磁 性，同 时谐 振螺杆下部尽量做光滑处 理，不 宜有螺 纹； 带抽头的谐振杆，采用先 焊接再 电镀， 同时焊 接点不 能太大 ，同时 保证 焊点光滑、圆润； 建议尽量少的反复锁紧螺 杆，否 则容易 把螺杆 与盖板 间摩擦 的碎屑 容易 掉进腔体里，对互调影响 较大； 对腔体、盖板、谐振杆、 飞杆、 飞杆头 、螺杆 的镀银 厚度、 均匀段 与致 密度加以控制； 装配中注意所有焊接点的 清洁， 用少量 酒精的 棉球清 除松香 ，焊接 点尽
13、 量少划痕； 在抽头弯形时，镀银的铜 线要注 意保护 ，不应 该出现 划伤表 面的镀 层； 保证连接器和腔体接触面 光滑平 整，使 用适当 的扭矩 令两者 紧密接 触。 400-6174-866 如何正确测量无源互调 概述 到目前为止，无源互调的测试通常都 是按照 IEC- 62037推荐的测量方法进行 。在实 际使 用中，针对不同类别的无源器件和不 同的测 量要求有 2 种测量方法，即传输法测试和反 射法测试。 在实际无源互调测试过程中，我们所 遇到的 问题： 反射法测试与传输法测试 的区别 ； 测量的准确性如何判断。 400-6174-866 如何正确测量无源互调 反射法测试 LNA 信号
14、源 信号源 功放 功放 PA PA 合路器 双工器 计算机 信号 处理 低噪放 低互调 负载 F1 F2 载波信号 无源互调信号 400-6174-866 如何正确测量无源互调 传输法测试 LNA 信号源 信号源 功放 功放 PA PA 合路器 双工器 计算机 信号 处理 低噪放 低互调 负载 F1 F2 载波信号 无源互调信号 双工器 400-6174-866 如何正确测量无源互调 反射法测试与传输法测试 区别 反射法测试的准确性高于 传输法 测试； 反射法可以测试几乎所有 的无源 器件互 调值； 传输法测试无源器件的互 调值差 与反射 法测试 值反射 法； 传输法适合测量宽带器件 ，如跳
15、线； 传输法是在反射法基础上 增加了 一个背 对背的 双工器 、低互 调负载和测试电缆，从而 引入了 许多新 的互调 因素， 导致系 统残留互调相对反射法更 差；另 一方面 ，对于 主信号 和接受 带内的互调产物，双工器 能够进 行匹配 ，但对 与主信 号的谐 波，他们可能匹配不良， 不良的 匹配会 在谐振 频率处 引起驻 波，它可能会成为无源互 调的产 生源， 在被测 设备内 部引发 高于通常情况的电流密度 。此外 ，被测 的互调 响应将 会变得 高度依赖被测设备的电长 度，因 为对于 无源互 调的产 生源， 会随着被测设备电长度的 改变而 改变， 他的谐 波的波 峰和波 谷的位置也会随之改
16、变。 400-6174-866 如何正确测量无源互调 测量的不确定度 在实际测量中，当被测器 件的实 际互调 电平值 接近于无 源互调测 试仪的残 留无源互 调电平时 ， 由于两者的矢量合成，这 时互调 电平的 测量不 确定度就会变大。 为了提高互调电平测量精 度，接 收机的 残留互 调电平至少要求比测量的 最小无 源互调 电平低 10dB 以上，此时测量不确 定度小 于3dB 。 400-6174-866 如何正确测量无源互调 与真实 值相关 的误差 （+ ） 不确 定值 （-） 不确 定值 -10.0 2.39 3.30 -20.0 0.83 0.92 -30.0 0.27 0.28 40
17、0-6174-866 图 基于在单个误差源变化下标准的最大测量不确定度的电平等级误差曲线 典型的测量不确定性曲线如何正确测量无源互调 测量不确定度公式 其中： 为校准衰减器的不确定度分 量； 为校准功率计的不确定度分 量； 为校准信号源的不确定度分 量； 为测量互调电平和残留互调 电平之 差的不 确定 度分量。 公式中不包括失配误差 2 2 22 R S S = ()( )( )() A Pm Pg D + A 400-6174-866 Pm Pg D 如何正确测量无源互调 400-6174-866 互调矢量叠加 在互调测试过程中，测量的互调信号包括在不同点上 产生的互调，是所有互调的矢
18、量叠加，如被测互调、残留 互调、更多阶次的互调信号等等；同时由于观测互调的点 是固定的，而基于被测器件的电长度，所有互调信号将根 据电长度引起的相位不一致进行叠加；当被测互调与残留 互调水平相当的时候，信号叠加现象将十分明显，如果被 测互调远大于残留互调，则这种叠加现象的影响变得微乎 其微。 具体如下面图所示：如何正确测量无源互调 400-6174-866 互调矢量叠加原理示意图（相位差0 度） 黑色：被测互调 红色：残留互调 绿色：叠加互调如何正确测量无源互调 400-6174-866 互调矢量叠加原理示意图（相位差45度） 黑色：被测互调 红色：残留互调 绿色：叠加互调如何正确测量无源
19、互调 400-6174-866 互调矢量叠加原理示意图（相位差90度） 黑色：被测互调 红色：残留互调 绿色：叠加互调如何正确测量无源互调 400-6174-866 互调矢量叠加原理示意图（相位差180度） 黑色：被测互调 红色：残留互调 绿色：叠加互调澳华测控公司简介 PIMTEK品牌无源互调测试仪为澳 华测控 技术 有限公司所有，是国内领先的无源互 调测试 仪 制造商。从提供第一台单频段无源互 调测试 仪 至今已有5 年历史，并在2010年开发 出第一 款 应用于运营商基站现场测试的便携式 无源互 调 测试仪。累计至今，已在运营商、代 维公司 和 设备制造商中广泛使用。 400-6174-866 我们目前主要的客户 400-6174-866
