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        無源互調測量技術

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        由于衰減效應嚴重影響了通信網絡的運行,因此PIM在無線通信領域越來越受關注。只要當兩個頻率以上的信號遇到一個非線性的電學結或類似物質,就會產生互調。其結果是產生了我們不想要的信號,這個信號的頻率可以由最初的原始頻率經過計算得到,它可以導致系統容量的減少,和(或)通話質量的降低。

        蜂窩小區中容量的減少和通話質量的降低將導致無線通信服務提供商收入的減少。當受影響的客戶對該服務提供商失去信心,并且改換成使用競爭對手的服務時,那么該服務提供商的經濟損失將是不可預計的。

        通過與世界各國的工程師和技術人員的交流,Summitek公司與器件制造商、下游供應商、現場經理和服務提供商討論過有關互調的問題。Summitek結合了通過制造和發展其PIM分析儀而獲得相關的知識,形成的PIM測量基本方法,以及構筑Summitek分析儀的測試性能等方面,從而逐步形成了現有的觀點和看法。Summitek建議如下:

        ·?在強調性價比的現實情況下,一味的堅持“低”互調原則是很難滿足市場的大量需求的。
        ·?PIM的評估設備應該采用動態的測量方法。
        ·?由于頻率是依賴于許多設備及其子系統的特性,因此固定頻率的測試方法可能是不適合的。

        PIM的形成原因

        設計、制造和維護都是產生互調的原因。

        就互調而言,良好的設計是必要條件,但不是成功的充分條件。同時,許多公司認為互調可以簡單得通過一些設計規則來控制。避免使用含鐵材料、使連接結點的數量最少化。設計中所有的連接結點必須是精確的,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點;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。雖然這些規則看似簡單,但是完美地實現他們才是成功的關鍵。理想過程中的微小偏差可能導致無法容忍的互調。現實環境下可能發生的情況:部件間的簡單連接;螺桿和緊固件的不切當的扭矩;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;電鍍材料的結構;使用錯誤的材料;電鍍的附著力差。

        一旦你已經擁有了設計完美和制造良好的零部件后,接下來的挑戰就是組裝和系統的安裝了。所有的結點都是互調的潛在產生者,因此,每個連接點都是問題的潛在源頭。當存在機械壓力(電纜的彎曲度、接頭截面的扭力負荷,超過/低于扭矩的接頭)的情況下,在良好的外界環境中對結點的測試,仍然是不可靠的。

        總之,所有連接起來的部件達到互調指標并不能保證其子系統也可以達到互調的指標。

        再之,自然因素是那些暴露在自然界的網絡部分的天敵。風力造成的擺動、溫度日變化、各種不同形式的潮濕、陽光造成的熱量負荷、空氣中的塵埃。以上的每一種情況都會毀掉器件在網絡中的質量,并且最終導致信道的崩潰。接縫的衰減、結點的分離、濕氣的入侵、材料的氧化,以及塵埃的污染都將增加互調,降低接收機靈敏度。這個結果是在設計潛能下的蜂窩網絡的實際情況。

        測試方法–量化互調性能

        良好的通信質量要求保持一個可以容忍的載干(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”總是小于接收機的底噪。這個我們不希望看到的干擾產生的原因之一就是無源互調。

        一個典型的指標要求,在測試中向設備注入兩個+43dBm的載波信號時,無源互調不能大于–110dBm,即-153dBc。換句話說,這個指標要求相當于1:2,000,000,000,000,000的比值,或者說相當于我們要以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境中,注入兩個固定頻率的,每路20瓦的連續波信號時,測量產生的互調功率值。這個方案與國際標準委員會定義的測量PIM的方法(IEC TC46 WG6)是一致的。

        要實現必要的測試設備,經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大功率放大器。這兩個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。然后將經過處理的信號通過一臺低噪放后發送到頻譜分析儀進行監控和顯示。一臺功率計被用來周期性地調整發射功率,來補償偏差。

        采用架疊式方法搭建無源互調平臺顯然是一個困難的過程。而且,由于其中的許多離散性器件、組件和相互連接的電纜,導致了測量結果有時很難再現,設備經常不穩定和容易損壞。如果這還不足以說服你的話,這種測試方法還是耗時的。而且,我們已經開始認識到,這樣的測試結果是不確定的,也是容易誤解的。

        ·?現在

        基于對PIM測量的實現方式(和相關的不足之處)的理解,Summitek設定了如下設計目標:建立一套具有高質量、可重復測試方法的測試設備。使得設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水平。為了建立一個清楚的實現基礎的對比,將標準化引入該復雜的測試方法。緊跟當前的技術趨勢和測試標準。聆聽消費者的建議,使之分類合并,以便于盡可能地提供最全面的,簡單易學的測試設備。

        這促成了無源互調儀的三大重要的設計特點:
        1.高集成化設計:將所有的射頻器件組裝在一個獨立的機箱中,使外部組件數量最小化,這將提高設備的可靠性、穩定性和可重復性。
        2.高速數字接收機技術。Summitek的分析儀的速度和頻率靈敏性使之可以達到:
        ·?同時測量多個互調產物。
        ·?測量和記錄一些瞬間狀態,比如無源互調脈沖,以及由于機械和環境影響造成的互調變化。
        ·?互調的掃頻測量特性驗證了整個指定頻段范圍的執行情況。
        3.創造性的新測試性能:最終的設備操作簡單、高效、嚴謹,因此,該測試方法對于保證產品的質量和網絡完整性是非常實用的。

        大多數測量方法是基于一對獨立的載波頻率的。由于無線通信標準,該頻率往往設置在發送頻帶的邊緣。

        以測量工作于PCS1900頻帶的器件為例。典型地,測試設置載波1為1930 MHz ,載波2為1990 MHz(注:有一些無源互調測試設備基于設計原因,必須將一個載波設置在接收頻段內,另一個載波設置在發射頻段內。這個測試方法的正確性有爭議)。在發射頻率和功率確定,以及頻譜分析儀設置成互調響應后,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頻段時,由于其不穩定性產生數據尖峰。

         

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