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WCDMA系统中PIM的分析与测量

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作者:时间:2007-12-20来源:收藏

  无源互调(Passive Inter Modulation,)效应是效应的一种,在条件下,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,导致更为严重的问题,进而影响整个系统的性能。这使得对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 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。

  此外系统的七阶互调会落入到其接收频段,如fPIM7=4f1-3f2=4


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