WCDMA系统中PIM的分析与测量

　　无源互调(Passive Inter Modulation，PIM)效应是HPM效应的一种，在HPM条件下，HPM通过不同的耦合途径进入电子系统，由于其大功率特性，使传统的无源线性器件产生较强的非线性效应，部件和系统的非线性特性也会变得更加明显，导致更为严重的PIM问题，进而影响整个系统的性能。这使得对PIM效应的分析研究显得尤为重要。

　　PIM的测量足PIM问题中一个重要的研究方向，一方面测量所得的数据可以用来进行高阶PIM的预测;另一方面，为研究无源部件的PIM机理提供实验数据。

　　1 PIM测量系统的特点与基础测量方法

　　1.1 测量系统的特点

　　从原理上来看，PIM的测量方法与有源部件的互调测量方法类似，但是由于PIM自身的特殊性，其测量系统的结构更复杂，要求也更高。一般地，PIM测量系统应具有以下特点：

　　(1)大功率信号源：PIM的测量是大功率测量问题，一般需要以高于工作功率电平2～4倍的功率进行测量，微波功率高达上百瓦甚至几千瓦。

　　(2)高灵敏度接收机由于PIM的功率电平一般都非常低，对测量系统的灵敏度要求很高。

　　(3)低PIM组件：PIM测试系统的组成部件本身必须是高性能、低PIM的。专用的合成器、定向耦合器、滤波器等产生的PIM电平必须控制在被测件PIM电平的-6 dB以下，连匹配负载都要采用不产生PIM的特殊负载，以保证整个测试系统能够正常工作。

　　(4)PIMP与环境温度有关，并随着时间发生变化，因此需要进行长时间的温度循环试验。

　　(5)此外，PIM测量系统与频率和带宽的相关性很强，测量系统难以通用，一般需要根据测试目的进行专门的制作。同时，不仅要测量无源部件的PIM产物，还要能够对天线和整星进行测量。因此，如何设计一个低PIM的测量系统是进行PIM测量首先必须解决的问题。

　　1.2 PIM的基础测量方法

　　对于PIM测量来说，测量方法十分重要。针对不同的器件、不同的测量要求，有4种测量方法：直通测量法、反射测量法、辐射测量法、再辐射测量法，此外还有用于整个卫星的整星级测量法。

　　2 WCDMA系统发射频段PIM效应的分析

　　所有的无源部件实际上都存在一定程度的非线性。当输入功率较小时，这些器件的非线性程度较弱，可以忽略其非线性而近似为线性器件。但当输入功率很大时，与接收信号相比，非线性因素所造成的影响比较大，就不能被忽略了。随着通信卫星向更高功率、更宽频带和更高的接收机灵敏度的趋势发展，无源互调对通信卫星的影响已经成为不可回避的重要问题。

　　在GSM900/1 800和800 MHz CDMA通信系统中，由发射频段产生的三阶互凋产物会落入到他们各自的接收频段。随着发射功率的增加，在WCDMA系统中，其发射频段为2 150～2 210 MHz，接收频段为1 920～1 980 MHz，由发射频段产生的互调产物不会落入到其自身的接收频段，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fPIM3=2f1-f2，其中f1=[2 150，2 210]，f2=[2 150，2 210]。要证明fPIM3≠[1 920，1 980]只要求出fPIM3的取值范围，看这个集合与[1 920，1 980]是否有交集即可。

　　要求fPIM3的取值范围，关键是求出其最小值fPIM3(min)和最大值fPIM3(max)：

　　可以发现，无论f1和f2在2 150～2 210 MHz范围内如何变化，其fPIM3均不会落入到1 920～1 980 MHz的接收频段，而会落到2 150～2 210 MHz的发射频段。

　　此外WCDMA系统的七阶互调会落入到其接收频段，如fPIM7=4f1-3f2=4