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PIM無源交調(diào)是指兩個或更多的頻率在非線性器件中混合在一起產(chǎn)生雜散信號。當(dāng)兩個或多個不同頻率信號通過同一無源器件時，其非線性效應(yīng)會導(dǎo)致交調(diào)產(chǎn)物（如三階信號2F1-F2）生成，若落入接收頻段則造成通信干擾。主要成因包括金屬連接點接觸不良、材料鍍層缺陷及機械應(yīng)力等工藝問題，典型誘因如松動電纜、污染連接器、老化天線等。

該現(xiàn)象按來源可分為設(shè)計引入型（如環(huán)行器/雙工器非線性）、裝配型（安裝質(zhì)量缺陷）和銹體型（外部金屬物反射）三類。檢測技術(shù)涵蓋線路掃描、時域反射（TDR）、頻域反射（FDR）及交調(diào)定位（DTP）算法，測試需滿足功率電平43-47dBm且系統(tǒng)殘余交調(diào)低于-160dBc等技術(shù)條件。解決方案包括PIM抵消算法、頻率規(guī)劃優(yōu)化及工藝改進措施，其中數(shù)學(xué)模型中三階交調(diào)預(yù)測誤差需控制在5%以內(nèi)。國際標(biāo)準(zhǔn)IEC 62037規(guī)定采用雙20W測試音檢測器件PIM指標(biāo)，以確保基站等設(shè)備性能合格。

該技術(shù)研究始于20世紀(jì)衛(wèi)星通信領(lǐng)域，2005年學(xué)界提出IM Microscope方法預(yù)測互調(diào)產(chǎn)物電平。2024年相關(guān)研究突破故障定位技術(shù)，基于參考信號的測量方法可將電纜故障定位誤差控制在1米內(nèi)。

發(fā)展歷史

2023年9月，全球首款支持衛(wèi)星通話的大眾智能手機——華為Mate 60 Pro上市，而為用戶提供語音、數(shù)據(jù)等衛(wèi)星通信服務(wù)的“幕后功臣”正是中國自主研制的天通一號衛(wèi)星系統(tǒng)。其中，低無源互調(diào)（PIM）技術(shù)是整個衛(wèi)星系統(tǒng)最關(guān)鍵的技術(shù)之一。

技術(shù)簡介

在無線通信系統(tǒng)中，隨著固定帶寬內(nèi)需要通過的語音和數(shù)據(jù)信息日益增加，無源互調(diào)成為了限制系統(tǒng)容量的一個重要因素。如同在有源器件中一樣，兩個或更多的頻率在非線性器件中混合在一起便產(chǎn)生了雜散信號——無源互調(diào)。當(dāng)雜散互調(diào)信號落在基站的接收頻帶內(nèi)，接收機的靈敏度就會降低，從而導(dǎo)致通話質(zhì)量或系統(tǒng)載波干擾比（C/I）的降低，和通信系統(tǒng)的容量減少。

無源互調(diào)由許多因素引發(fā)，其中包括：機械接觸不良、射頻通道中包含的磁性導(dǎo)體和射頻傳導(dǎo)面的污染等等。雖然精確預(yù)計器件的無源互調(diào)電平比較困難，但是我們可以用測量的數(shù)據(jù)來表征器件。因為無源互調(diào)的性能會隨著結(jié)構(gòu)上的微小改變而變化，因此制造商應(yīng)該對應(yīng)用在基站中的射頻器件進行100%的檢查，以確保器件的無源互調(diào)始終維持在合格范圍。

產(chǎn)生特點

PIM的產(chǎn)生是固有的，不隨頻率選擇而變化； PIM的產(chǎn)生不遵守二次方程定律，精確計算不可能。

PIM現(xiàn)象產(chǎn)生的潛在因素：a. 鐵磁材料（diff）例如：鋼鐵 鎳 鉬等。. b. 腐蝕過的材料會產(chǎn)生相當(dāng)高的電平 c. 同軸連接器連接的緊固狀態(tài) d. 微小裂縫、微小碎屑、金屬結(jié)構(gòu)種的砂眼e. 金屬連接處有臟東西、因涂覆形成的“電容現(xiàn)象” 金屬 絕緣物 金屬 連接物的存在，引起非線性。f. 溫度、熱脹冷縮 改變機械加載 影響PIMg. 同軸電纜屏蔽層（編組物）材料及填充因子會產(chǎn)生一定的電平等，鋁和不銹鋼編織物或鍍鎳銅產(chǎn)生相當(dāng)高的電平。

無源互調(diào)通俗的講是一種電磁干擾，它是指由無源部件的固有非線性導(dǎo)致的產(chǎn)物，基本的PIM現(xiàn)象是由電流流過非線性部件產(chǎn)生的，例如：濾波器、同軸電纜及連接器、金屬連接面、天線饋源及天線等無源部件由于多種原因可能產(chǎn)生固有的非線性。引起無源部件非線性的微觀原理非常復(fù)雜，它不僅與材料性質(zhì)、結(jié)構(gòu)形式由關(guān)，還于通道加載及系統(tǒng)裝配的工藝質(zhì)量相關(guān)。

無源互調(diào) (PIM) 的定義

無源互調(diào) (PIM) 有兩種定義方式， 分別是以 dBm 為單位的表示PIM信號功率大小的值和以 dBc 為單位的表示 PIM信號功率和載波信號功率之間的差的值。

dBm、dBc、db的區(qū)別是什么？

  答：dB也是功率增益的單位，表示一個相對值。當(dāng)計算A的功率相比于B大或小多少個dB時，可按公式10 lg A/B計算。 dBm是一個表示功率絕對值的單位，計算公式為：10lg功率值/1mW。 dBc也是一個表示功率相對值的單位，與dB的計算方法完全一樣。一般來說，dBc相對于載波(Carrier)功率而言。在許多情況下，用來度量載波功率的相對值，如度量干擾（同頻干擾、互調(diào)干擾、交調(diào)干擾、帶外干擾等）以及耦合、雜散等的相對量值。 無源互調(diào)有絕對值和相對值兩種表達方式。絕對值表達方式是指以dBm為單位的無源互調(diào)的絕對值大小；相對值表達方式是指無源互調(diào)值與其中一個載頻的比值，用dBc來表示。例如，由兩個+43dBm 信號產(chǎn)生的一個-107dBm 的互調(diào)信號，也可以表示為-150dBc@2*43dBm。

如果兩個載波信號的功率為 20 W 或 + 43 dBm， 而被測器件能產(chǎn)生 -110 dBm (絕對值) 的 PIM信號的話，那么其相對于載波信號的最大差值就是-153 dBc。當(dāng)兩個基波信號的功率為+43 dBm 時，通常業(yè)內(nèi)能夠接受的無源器件的 PIM 指標(biāo)會在-100 ~ -120 dBm 之間，這是一個很小的值。

下圖是一個無線通信系統(tǒng)前端設(shè)備的典型結(jié)構(gòu)圖。雖然通過濾波可以把信號發(fā)射路徑中由功放產(chǎn)生的干擾信號去掉，但是射頻信號路徑中由無源器件 (天線、電纜或連接器) 引起的PIM干擾信號是無法濾掉的。信號發(fā)射(Tx) 通道中的 PIM干擾信號會進入信號接收(Rx) 通道，這會增加接收通道中的噪聲功率從而降低無線通信的質(zhì)量。因此要想保證整個無線通信系統(tǒng)的質(zhì)量，就必須使用 PIM指標(biāo)很低的無源器件，以滿足通信系統(tǒng)的總體技術(shù)要求。

無源互調(diào)PIM干擾源

PIM無源互調(diào)可以發(fā)生在任何兩種不同金屬的連接點或接口處，例如連接器和電纜組件的連接處，天線和天線饋源的連接處。接觸不良的連接器，內(nèi)部生銹或氧化的連接器也可能會導(dǎo)致PIM。PCB材料也可能是PIM的來源，它可能來自于材料本身，也可能來自饋電點。PIM多是由不一致的金屬接觸點在傳輸高強度電流時造成的，如傳輸線，射頻元件或外部系統(tǒng)中的主波束天線覆蓋區(qū)域。

常見無源互調(diào)PIM干擾源如下：

• 被污染或射頻表面氧化
• 射頻連接頭扭曲
• 射頻元件受到?jīng)_擊和振動導(dǎo)致內(nèi)部螺絲或鉚釘松動
• 射頻連接器內(nèi)部的金屬薄片或元件碎屑
• 因不當(dāng)工具或不正確的組裝程序造成射頻終端損壞
• 基站天線對著金屬板片或生銹的通風(fēng)管

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