用于BTS通信基站天線(xiàn)無(wú)源互調電平(PIM)精準測量的檢測暗室

PIM 介紹: 無(wú)源互調（Passive Inter-Modulation, PIM）是由天線(xiàn)發(fā) 射系統中各種無(wú)源器件的非線(xiàn)性特性引起的。在大功率、多信道系統中，由于其大功率特性，使傳統的無(wú)源線(xiàn)性器件產(chǎn)生較強的非線(xiàn)性效應，這些無(wú)源器件的非線(xiàn)性 會(huì )產(chǎn)生相對于工作頻率的更高次諧波，這些諧波與工作頻率混合會(huì )產(chǎn)生一組新的頻率，其最終結果就是在空中產(chǎn)生一組無(wú)用的頻譜（三階互調產(chǎn)物, 五階互調產(chǎn)物, 七階互調產(chǎn)物…）,如果這些互調產(chǎn)物落在發(fā)射或接收波段區間，并且這些互調產(chǎn)物的功率超過(guò)系統中有用信號的最小幅度, 就會(huì )影響正常的通信。所有無(wú)源器件由于非線(xiàn)性特性都會(huì )產(chǎn)生互調失真，其產(chǎn)生的原因很多，如機械接觸的不可靠、虛焊和表面氧化等。

在GSM900 通信系統與3G 通信系統中，隨著(zhù)發(fā)射功率的增加，由發(fā)射頻段產(chǎn)生的三階互調產(chǎn)物會(huì )落入到他們各自的接收頻段。通過(guò)以下數學(xué)計算可以來(lái)驗證這個(gè)現象
1- 2G GSM 上行/下行[890,915]/[935,960] fPIM3=[910,985] fPIM5=[885,1010] fPIM7=[860,1035]
2- 3G WCDMA / CDMA2000 / TD-SCDMA 上行/下行[1920,2060]/[2110,2170]
fPIM3=[2050,2230] fPIM5=[1990,2290] fPIM7=[1930,2350]

從上述計算結果可知，GSM900 與3G 通信系統中，fPIM3/ fPIM5/ fPIM7 均落入到上行的接收頻段。如果在發(fā)射頻段產(chǎn)生一個(gè)-110dBm 的無(wú)源互調信號，也就是干擾信號，這可能會(huì )給系統帶來(lái)影響，因為這個(gè)數值已經(jīng)大于系統中有用信號的最小幅度。

因此當輸入功率較小時(shí)，由于器件的非線(xiàn)性程度較弱，可以忽略其非線(xiàn)性而近似為線(xiàn)性器件。但 當輸入功率很大時(shí)，與接收信號相比，非線(xiàn)性因素所造成的影響比較大，就不能被忽略了。隨著(zhù)移動(dòng) 通信網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展，運營(yíng)商面臨數據業(yè)務(wù)增長(cháng)過(guò)快帶來(lái)了各種挑戰，這些挑戰催生了有源基站天線(xiàn)的大量運用，促使了移動(dòng)通信系統向更低能耗、更高功率、更寬頻帶和更高的接收機靈敏度的趨勢發(fā)展， 無(wú)源互調對移動(dòng)通信的影響已經(jīng)成為不可回避的重要問(wèn)題。

有源基站天線(xiàn)參考圖片

天線(xiàn)無(wú)源互調電平測量系統與測量方法

天線(xiàn)PIM 測量系統應具有以下特點(diǎn)：
(1) 大功率信號源：PIM 的測量是大功率測量問(wèn)題，一般需要以高于工作功率電平2～4 倍的功率進(jìn)行測量，微波功率高達上百瓦甚至幾千瓦。

(2) 高靈敏度接收機由于PIM 的功率電平一般都非常低，對測量系統的靈敏度要求很高。

(3) 低PIM 組件：PIM 測試系統的組成部件本身必須是高性能、低PIM 的。專(zhuān)用的合成器、定向耦合器、濾波器等產(chǎn)生的PIM 電平必須控制在被測件PIM 電平的-6dB 以下，連匹配負載都要采用不產(chǎn)生PIM 的特殊負載，以保證整個(gè)測試系統能夠正常工作。

(4) PIMP（Passive Inter Modulation Product，無(wú)源互調產(chǎn)物）與環(huán)境溫度有關(guān)，并隨著(zhù)時(shí)間發(fā)生變化，因此需要進(jìn)行長(cháng)時(shí)間的溫度循環(huán)試驗。

(5) 此外，PIM 測量系統與頻率和帶寬的相關(guān)性很強，測量系統難以通用，一般需要根據測試目的進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的制作。同時(shí)，不僅要測量無(wú)源部件的PIM 產(chǎn)物，還要能夠對天線(xiàn)和整星進(jìn)行測量。因此，如何設計一個(gè)低PIM 的測量系統是進(jìn)行PIM 測量首先必須解決的問(wèn)題。

天線(xiàn)接收（反射）PIM 測試布置如下圖所示

PIM 測試的準確性會(huì )受到測試系統外部或內部很多因素的影響。影響天線(xiàn)產(chǎn)品的PIM 測試結果的因素包括以下幾個(gè)方面：
a）暴露在A(yíng)UT 輻射場(chǎng)中的導電材料；
b）AUT 的安裝附件出現松動(dòng)、損壞或腐蝕；
c）暴露在來(lái)自AUT 輻射的射頻場(chǎng)中的松動(dòng)或腐蝕的附件；
d）測試系統外部的無(wú)線(xiàn)電射頻信號；
e）性能很差的同軸接口電纜；
f）接口連接處存在骯臟、污染、磨損；
g）接口連接不當；
h）射頻接口連接屏蔽不善；
i）來(lái)自于測試設備的未經(jīng)過(guò)濾的有源互調。

如果條件允許，天線(xiàn)PIM 電平測量可在室外完成。在進(jìn)行這種測試時(shí)，必須滿(mǎn)足政府規章中允許的射頻輻射電平要求，另外，來(lái)自于A(yíng)UT 的射頻能量輻射，可能在周?chē)矬w上產(chǎn)生PIM，并反射到天線(xiàn)中，導致天線(xiàn)PIM 測試結果存在誤差，同時(shí)來(lái)自于外部的射頻輻射也可能會(huì )干擾測試質(zhì)量，因此為準確測量天線(xiàn)PIM 電平，測試應當在一個(gè)低PIM 測試環(huán)境的電波暗室(也稱(chēng)為無(wú)源互調檢測暗室,互調檢測暗室,無(wú)源互調暗室,PIM 暗室或PIM test Chamber)里進(jìn)行，這樣可減少或消除很多影響因素。

天線(xiàn)無(wú)源互調接收（反射）電平暗室測量數學(xué)模型

其中σ 代表連接件的PIM 電平與輸入信號的比值(dBc)ω3 代表PIM3 的頻率(MHz)
從上述模型中可知，為準確測量天線(xiàn)PIM 電平，暗室建造的關(guān)鍵是吸波海綿的選擇以及暗室殼體的材料和施工方法，以期降低數學(xué)模型中的第一項。

深圳常寧電子作為天線(xiàn)測試系統供應商與微波暗室設計制造商, 在近一年的時(shí)間內, 成功完成一支持大口徑金屬網(wǎng)狀展開(kāi)天線(xiàn)的高階(13rd 階)互調電平精準測量的大型暗室工程, 以及為數不少的支持無(wú)源基站天線(xiàn)與天線(xiàn)+RRU 的有源基站天線(xiàn)3rd, 5th 互調電平精準測量的小型暗室工程 (如Commscope, Andrew etc.公司), 成為基站通信天線(xiàn), 微波通信天線(xiàn)等天線(xiàn)無(wú)源互調PIM 電平精準測量暗室工程制造行業(yè)之佼佼者。

用于BTS 天線(xiàn)無(wú)源互調電平(PIM)精準測量的暗室主要技術(shù)指標Changning antenna PIM Test Chamber Technical Specifications
異性外觀(guān)，幕墻色彩工業(yè)設計
滿(mǎn)足無(wú)源基站天線(xiàn)與有源基站天線(xiàn)PIM3電平測量所需的環(huán)境
暗室工作頻率范圍: 400MHz –18GHz
暗室屏蔽效能>100dB @ 400MHz –18GHz
暗室殘留PIM電平 -165dBc PIM3@2x43.5dBm (測試頻段700MHz~6GHz)
優(yōu)質(zhì)國產(chǎn)700MM+500MM吸波海綿，高阻燃性能，連續照射承受功率容量1kw/m²
全手工打造木制天線(xiàn)測試架與測試平臺