常见问题解答

什么是无源互调（PIM）？

无源互调与有源互调相类似，只是无源互调是无源器件产生的。只要在一个射频导体中同时存在两个或两个以上RF 信号，就会产生互调。当器件中存在一个以上的频率时，任何无源器件都会产生无源互调产物。由于不同材料的连接处的具有非线性，信号会在结点混合。典型地，其奇数阶互调产物（如IM3=2*F1-F2）会落在基站的上行或接收频段内，成为干扰接收机工作的信号。它会造成独立于接收机随机底噪的接收机减敏现象。

产生PIM 的典型原因？

在射频器件（天线、电缆、滤波器等）中，有三个典型的成因：

在一个完整的基站中，大功率放大器和接收机滤波器之间的任何无源器件都会产生严重的无源互调信号。铁塔（“生锈螺钉噪声”）或发射天线的直射波周围的金属物质也会产生无源互调信号。

什么是IM3 和IM5？

它一般用来说明我们所讨论的互调产物的阶数。IM 表示“互调（inter-modulation）”。紧跟着的数字是产生互调产物的两个母信号的整数倍频之和。通过下表，可以很好的理解这个概念：

一般来说，阶数越小能量越大。尽管如此，在选频系统中，接收机中的五阶互调产物大于三阶互调产物也是有可能的。

如果定义“良好”的PIM 值？

一个给定的 RF 器件所要求达到的无源互调水平对于该器件所在的最终系统的性能来说，是非常重要的。例如，天线必须具有良好的无源互调特性，这是因为天线所产生的无源互调将会被基站发射和接收。此外，发射天线几乎完全受制于基站的载波功率。另一方面，接收机的“清除”滤波器的无源互调性能要求不是很高。该滤波器可能位于双工器的另一边，因此可以完全避免载波功率进入它的输入端口。

最后，客户可以自定义可接受的最大无源互调值和载波功率值。一般来说，当注入两个+43dBm（20W）的载波信号时，天线的三阶互调指标为-100 到-110dBm。

PIM 是否随功率值的改变而变化？

尽管产生的PIM 的功率和母载波功率之间不一定存在直接的关系，PIM 还是会随功率的改变而变化的。

简单来说，宽带器件结束于一个宽带负载；典型情况下，载波功率每增加1 dB，三阶互调响应就增加大约3dB（假设载波功率相等）。尽管如此，还有很多因素会影响这个良好而简单的关系，这些因素包括：

一般而言，当发射机功率增加时，基于整个系统性能的无源互调的阻抗就越为重要。

典型地，当一个TDMA 系统充分提供可利用的频率和信道时隙，或者当一个CDMA系统通过增加前向功率来增加系统容量时，无源互调值都会增加。

PIM 是否随频率的改变而变化？

PIM 是否随频率而变化是看情况而定的。其中一个基本条件就是，位于单独一点（不是分布式空间存在）的，且与传输线（或者RF 激励源）的阻抗相匹配的单个互调源会产生一个与频率无关的各向同性的互调信号。这类似于天线理论中经典的射频“点声源”理论。

假定PIM 的点声源存在（至少是理论上地），那么现实中，射频器件可以用多个PIM 源组合来模拟。这些源所产生的互调具有与RF 母载波信号有关的相位关系。

一旦器件中每一个点声源都产生无源互调，那么这些PIM 信号自身就会进行矢量组合（不是建设性的，就是破坏性的）产生一个合成的PIM 响应。PIM 源之间的相位关系依赖于物理分隔，射频信号在互调源间传输必须通过的电介质，以及母载波信号的频率。

假设现实情况中，所有器件都有一个以上的PIM 源，那么器件将会产生一个与频率有关的PIM 响应是非常有可能的。尽管，

是否可以使用DCS-1800 频段的PIM 测试系统测量在900MHz 蜂窝频段使用的电缆？

即使长电缆（大于 1/2 波长）能够在反方向产成一个与频率有关的PIM 响应，周期性的波动常常与集成电缆的电长度有直接的关系。是的，电缆的PIM 响应与频率有关。尽管如此，如果在整个扫频带宽中测量集成电缆的包括峰值和零值的PIM 值，那么就可以在测试频段中捕获PIM 源合成互调的最差值。

只要单独的PIM 源不要随频率的改变而剧烈变化，以及集成电缆的损耗不要随频率有略微的改变，那么在1800MHz 频率上测得的PIM 性能将会很好的转换成在900MHz 上期望得到的具有代表性的无源互调性能。

尽管如此，这个话题提出了一个有趣的解释。当载波频率增大时，被测器件的导体的RF 透入深度也趋于增加。对于相等的载波功率，在1800MHz 上的电流密度将大于900MHz 上的电流密度。基于这个原因，在900MHz 频段测试电缆所产生的PIM 结果将好于该条电缆在1800MHz 频段下测试所获得的结果。

概要：要完全确定一条集成电缆在给定的频段中的PIM 值，就应在该频段内进行测试。只是为了大致表示集成电缆的互调特性（或者完整地包括机械电缆接头界面），那么测试某一个频段就可以得到一个可以代表电缆在整个频段中特性的互调结果。

如何表示PIM？

典型地，无源互调表示绝对功率（单位为 dBm），或者是仅对一个测试信号的相对功率？（单位为dBc）。例如，由两个+43dBm 信号产生的一个-110dBm 的互调信号，也可以表示为-153dBc。

在两个载波信号不相等的情况下，Summitek 公司制定了一个惯例，即单位dBc 是相对于最大的载波信号而言的。

注意在给定PIM 性能值时，通常要说明载波信号值，这是非常重要的。这同样可以应用在以dBm和dBc 为单位表示PIM 的情况。

是否可以使用底噪为-140dBm 的PIM 测试系统测量一个-140dBm的PIM 响应？

随机底噪（kTBF）和PIM 底噪之间有明显的差别，而后者作为“残余互调水平”更精确地进行重申。对两个参数的讨论如下：

这是因为在测量过程中，分析仪的残余互调会与被测器件真实的互调矢量合成，因此，会产生一个很高的测量不可靠性。通过使用高质量的双工器、滤波器和精良的构造，以及低互调电缆测试系统的残余互调可以降低系统的残余互调。

注意：平均化（或减小频谱分析仪的带宽分辨率）不会降低残余互调水平。平均化只是用来降低接收机的底噪水平。为了最有效的测量时间，最大化测试系统响应，成为瞬时PIM，仅采用足够的平均化（或尽量宽的带宽分辨率）来维持接收机的底噪至少比期望的PIM 最小值小10dB。

PIM 是否随时间的改变而变化？

有可能。我们发现有两种典型的PIM。第一种是一种自然脉冲，一般与施加大功率RF 信号于不良的机械结点所产生的周期性衰减有关。这种类型的互调会以一个宽带的短脉冲（小于1 秒）形式出现，类似噪声的能量。在一些器件和系统中，这些测到的脉冲的时间间隔从2、3 秒到几小时随机不等。

第二种PIM 的产生状态更加稳定、连续。RF 导体中和表面的发热会造成整个接触面的瞬间变化。

其结果是PIM 随时间而改变。其经典样例是测量结构不良的或受制于机械应力的集成电缆所得的PIM。该集成电缆的PIM 特性起初非常良好，但当电缆发热时，其PIM 特性就会变差。有趣的是，有时刚好相反。开始时，集成电缆的互调特性很差，但是当发热造成机械接触面膨胀（或压缩）后，PIM 随时间而改善。

考虑到操作需要和基站现场环境。风、雨、阳光（包括热循环）等因素会持续作用在天线、集成电缆和连接架上的机械接触面上。如果由于阳光直射导致RF 接头发热，使电缆、接头和天线不能正常工作，那么，PIM 值就会上升（或下降）。

前向和反向（反射）互调值是否有区别？

由于集成设备中的多个PIM 源产生的互调信号实际上是矢量信号，因此，相关的相位关系将决定被测器件某一点上所测得的所有（标量）PIM 的值。利用操作说明书“测量RF 集成电缆的PIM 特性”中的模型，我们发现在端口2 测得的所有同相的互调响应都与互调频率无关，而端口1 上的反向互调响应则是端口1 的互调响应和互调源在端口2 上有相位差的互调响应的合成响应。由于反射互调是不同相位的互调源的矢量合成，所以认为反射互调响应是频率和集成设备电长度的特性。

尽管如此，现实中，前向互调响应可能会由于与频率无关而无法测量，也可能不是最严重的互调响应。这是由于现实情况和上面提及的简单的模型之间的区别。在互调频率和载波频率的谐振频率上，使用更复杂的模型来说明更复杂的阻抗和损耗情况，可以逐步更加精确地预报PIM 的测量结果。

互调是否随载波频率区间而变化？

由于被测器件中单个互调源的相位与母载波相位有关，所以改变载波频率将会改变PIM 信号的相位关系。基于测得的合成PIM 的频率不同，当载波频率改变时，PIM 的测量结果也会随之改变。

RF 源是否要进行锁相使之与载波匹配？

如果使用两个信号进行测试，就不需要锁相。当使用两个载波信号时，载波间相关的移相器转速是由频率区间决定的。载波将在给定的频率区间中，以固定的速率，周期性地先同相后异相进行合成。

相对于其中一个载波的相位，将载波进行锁相在一起将会迫使两个载波相位在一个已知的瞬间相交。尽管如此，它不会对产生的PIM 水平造成影响。

如果在测试中使用3 个或以上载波时，第3 个载波的相位就显得尤为重要了。通过把三个载波锁相在一起，并调节它们相关的相位，从而在第3 个载波上就会产生一个特异相位点与前两个载波的已知的相位相交点相匹配。例如，这可以用来在被测器件的一组固定频率的特异相点上建立一个最差的电流密度。

不管你是使用2 个、3 个还是100 个载波进行PIM 的测试，将所有时钟连起来使测量中RF 频偏的影响最小化，这是一个很好的习惯。当你使用非常窄的接收机来实现PIM 测试时，这就显得尤为重要了。

采用16 个信号和2 个信号做PIM 测试的区别是什么？

当使用2 个信号测量PIM 时，我们只对每一阶中的一个互调响应有兴趣。这与采用16 个信号做PIM测试形成对比。在这种情况下，将会有一个从频谱分析仪上所显示的三阶互调响应筛选而来的门限值。根据被测器件的特性，该门限可能是非常平坦的，也有可能是形状复杂的。一般来说，器件的PIM 值就是测量所得的最大的响应。

使用16 个信号做测试的优势是，可以在单一一个测量过程中得到器件的PIM 频率响应。这个频率响应可以通过扫描预先设定的载波的频段，在Summitek 公司的无源互调分析仪（或计算机控制的PIM 系统）上显示，这个过程与传统的网络分析仪测量过程非常相似。

比较16 信号和2 信号的测量结果是很困难的。一部分使用者说采用2 信号扫频测量是很难通过测试的；而另一部分使用者则认为16 信号扫频测量更为严格。我们将进行更多的对比测试，当有结论时，Summitek 公司将会继续更新“常见问题解答（FAQ）”的。

为什么我们要关注PIM？

基本上，PIM 体现了整个基站的特性，是非常重要的。虽然大多数无线发射和接收频段的选择非常谨慎，避免最大的互调产物落入接收频段，且避免自身的高阶互调产物（如IM5，7，9）落入一些通信频段。但是，更多的情况是，附近竞争者的基站（或共站的竞争者）所产生互调产物会成为棘手的干扰源。

在接收机中，PIM 产物作为干扰出现。一旦PIM 的功率超过接收机的随机底噪（kTBF），系统的载干比（C/I）会出现反作用。这是因为一般来说，当平均发射功率增加时，PIM 产物也会显著增加；当基站出现满载时，PIM 可能对基站造成严重的影响。当容量达到最大时，PIM 就会上升，干扰基站的正常工作。

PIM 是否有测量标准？

国际电联（IEC）组成了一个技术委员会（TC46/WG6），其职责如下：

“为 RF 和微波频率范围的无源器件（如接头、电缆、集成电缆、波导的集成设备和组件等）准备无源互调测试方法以及研究相关的限制规定。与TC102 就有关天线的事宜，与SC48B 就有关考量PIM 接头的事宜，以及与其他相关委员会和其附属委员会保持紧密联系，团结协作，来保证最广泛的认知，最大的相关参与性，并且投身实现委员会职责工作。

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