淺談無(wú)源互調測量技術(shù)

蜂窩小區中容量的減少和通話(huà)質(zhì)量的降低將導致無(wú)線(xiàn)通信服務(wù)提供商收入的減少。當受影響的客戶(hù)對該服務(wù)提供商失去信心，并且改換成使用競爭對手的服務(wù)時(shí)，那么該服務(wù)提供商的經(jīng)濟損失將是不可預計的。

通過(guò)與世界各國的工程師和技術(shù)人員的交流，Summitek公司與器件制造商、下游供應商、現場(chǎng)經(jīng)理和服務(wù)提供商討論過(guò)有關(guān)互調的問(wèn)題。Summitek結合了通過(guò)制造和發(fā)展其PIM分析儀而獲得相關(guān)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(guān)點(diǎn)和看法。Summitek建議如下：

·在強調性?xún)r(jià)比的現實(shí)情況下，一味的堅持“低”互調原則是很難滿(mǎn)足市場(chǎng)的大量需求的。
·PIM的評估設備應該采用動(dòng)態(tài)的測量方法。
·由于頻率是依賴(lài)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(chǎn)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(shí)，許多公司認為互調可以簡(jiǎn)單得通過(guò)一些設計規則來(lái)控制。避免使用含鐵材料、使連接結點(diǎn)的數量最少化。設計中所有的連接結點(diǎn)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(diǎn)；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(jiǎn)單，但是完美地實(shí)現他們才是成功的關(guān)鍵。理想過(guò)程中的微小偏差可能導致無(wú)法容忍的互調?，F實(shí)環(huán)境下可能發(fā)生的情況：部件間的簡(jiǎn)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(méi)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(zhù)力差。

一旦你已經(jīng)擁有了設計完美和制造良好的零部件后，接下來(lái)的挑戰就是組裝和系統的安裝了。所有的結點(diǎn)都是互調的潛在產(chǎn)生者，因此，每個(gè)連接點(diǎn)都是問(wèn)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(guò)/低于扭矩的接頭）的情況下，在良好的外界環(huán)境中對結點(diǎn)的測試，仍然是不可靠的。

總之，所有連接起來(lái)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(wǎng)絡(luò )部分的天敵。風(fēng)力造成的擺動(dòng)、溫度日變化、各種不同形式的潮濕、陽(yáng)光造成的熱量負荷、空氣中的塵埃。以上的每一種情況都會(huì )毀掉器件在網(wǎng)絡(luò )中的質(zhì)量，并且最終導致信道的崩潰。接縫的衰減、結點(diǎn)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(gè)結果是在設計潛能下的蜂窩網(wǎng)絡(luò )的實(shí)際情況。

測試方法--量化互調性能

良好的通信質(zhì)量要求保持一個(gè)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(gè)我們不希望看到的干擾產(chǎn)生的原因之一就是無(wú)源互調。

一個(gè)典型的指標要求，在測試中向設備注入兩個(gè)+43dBm的載波信號時(shí)，無(wú)源互調不能大于–110dBm，即-153dBc。換句話(huà)說(shuō)，這個(gè)指標要求相當于1:2,000,000,000,000,000的比值，或者說(shuō)相當于我們要以0.1mm的精確度來(lái)測量地球與太陽(yáng)間的距離。

·以前

以前測量PIM的通常做法是在測試環(huán)境中，注入兩個(gè)固定頻率的，每路20瓦的連續波信號時(shí)，測量產(chǎn)生的互調功率值。這個(gè)方案與國際標準委員會(huì )定義的測量PIM的方法(IEC TC46 WG6)是一致的。

要實(shí)現必要的測試設備，經(jīng)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(gè)大功率放大器。這兩個(gè)大功率放大器連接著(zhù)很多器件，這些器件用來(lái)合成、過(guò)濾和雙工信號。然后將經(jīng)過(guò)處理的信號通過(guò)一臺低噪放后發(fā)送到頻譜分析儀進(jìn)行監控和顯示。一臺功率計被用來(lái)周期性地調整發(fā)射功率，來(lái)補償偏差。

采用架疊式方法搭建無(wú)源互調平臺顯然是一個(gè)困難的過(guò)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(shí)很難再現，設備經(jīng)常不穩定和容易損壞。如果這還不足以說(shuō)服你的話(huà)，這種測試方法還是耗時(shí)的。而且，我們已經(jīng)開(kāi)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(shí)現方式（和相關(guān)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(zhì)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(guò)提供新的有用的工具來(lái)保證世界先進(jìn)水平。為了建立一個(gè)清楚的實(shí)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(shù)趨勢和測試標準。聆聽(tīng)消費者的建議，使之分類(lèi)合并，以便于盡可能地提供最全面的，簡(jiǎn)單易學(xué)的測試設備。

這促成了無(wú)源互調儀的三大重要的設計特點(diǎn)：
1．高集成化設計：將所有的射頻器件組裝在一個(gè)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(shù)。Summitek的分析儀的速度和頻率靈敏性使之可以達到：
·同時(shí)測量多個(gè)互調產(chǎn)物。
·測量和記錄一些瞬間狀態(tài)，比如無(wú)源互調脈沖，以及由于機械和環(huán)境影響造成的互調變化。
·互調的掃頻測量特性驗證了整個(gè)指定頻段范圍的執行情況。
3．創(chuàng )造性的新測試性能：最終的設備操作簡(jiǎn)單、高效、嚴謹，因此，該測試方法對于保證產(chǎn)品的質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò )完整性是非常實(shí)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(wú)線(xiàn)通信標準，該頻率往往設置在發(fā)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(wú)源互調測試設備基于設計原因，必須將一個(gè)載波設置在接收頻段內，另一個(gè)載波設置在發(fā)射頻段內。這個(gè)測試方法的正確性有爭議）。在發(fā)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(kāi)始了。在測試過(guò)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(guò)互調頻段時(shí)，由于其不穩定性產(chǎn)生數據尖峰。

經(jīng)驗告訴我們這種測量無(wú)源互調的方法有很多限制，并且存在很多隱藏的潛在問(wèn)題。

動(dòng)態(tài)測量

不考慮環(huán)境因素，盡管由于最佳的設計和制造，產(chǎn)品的性能是穩定的，但是器件和子系統的無(wú)源互調響應會(huì )受制于壓力而顯著(zhù)的改變。在動(dòng)態(tài)測量中，我們會(huì )應用一些適當的外界刺激來(lái)監控互調性能。

有關(guān)電纜裝配的動(dòng)態(tài)測量問(wèn)題已經(jīng)受到了極大的關(guān)注。我們必須注意到接頭/電纜界面產(chǎn)生的互調，還要考慮到電纜本身產(chǎn)生的互調（由固體導體電纜上的微裂紋和編織電纜的非連續性接觸引起的互調）。測試包括當電纜在彎曲狀態(tài)，或接頭/電纜表面處于撓矩狀態(tài)時(shí)的互調。

在我們看來(lái)，無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )中，基站發(fā)射端的所有組件受制于互調。Summitek分別用兩種測試方法，使用Summitek的分析儀對所有被測器件進(jìn)行無(wú)源互調的測試。這兩種方法分別是“敲擊”實(shí)驗和“撓度”實(shí)驗。“敲擊”實(shí)驗就是簡(jiǎn)單地敲打器件，并觀(guān)察互調響應。例如，頻繁得敲擊濾波器的調節螺桿，會(huì )產(chǎn)生高互調值。當停止敲擊后，互調值有時(shí)會(huì )恢復到原來(lái)的低互調情況，而有時(shí)卻仍然維持在高互調的情況。“敲擊”實(shí)驗對于證明屏蔽器件和電纜終有一天將會(huì )失效是非常有用的。