WCDMA系統中PIM的分析與測量

　　無(wú)源互調(Passive Inter Modulation，PIM)效應是HPM效應的一種，在HPM條件下，HPM通過(guò)不同的耦合途徑進(jìn)入電子系統，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，部件和系統的非線(xiàn)性特性也會(huì )變得更加明顯，導致更為嚴重的PIM問(wèn)題，進(jìn)而影響整個(gè)系統的性能。這使得對PIM效應的分析研究顯得尤為重要。

　　PIM的測量足PIM問(wèn)題中一個(gè)重要的研究方向，一方面測量所得的數據可以用來(lái)進(jìn)行高階PIM的預測;另一方面，為研究無(wú)源部件的PIM機理提供實(shí)驗數據。

　　1 PIM測量系統的特點(diǎn)與基礎測量方法

　　1.1 測量系統的特點(diǎn)

　　從原理上來(lái)看，PIM的測量方法與有源部件的互調測量方法類(lèi)似，但是由于PIM自身的特殊性，其測量系統的結構更復雜，要求也更高。一般地，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-6 dB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。

　　1.2 PIM的基礎測量方法

　　對于PIM測量來(lái)說(shuō)，測量方法十分重要。針對不同的器件、不同的測量要求，有4種測量方法：直通測量法、反射測量法、輻射測量法、再輻射測量法，此外還有用于整個(gè)衛星的整星級測量法。

　　2 WCDMA系統發(fā)射頻段PIM效應的分析

　　所有的無(wú)源部件實(shí)際上都存在一定程度的非線(xiàn)性。當輸入功率較小時(shí)，這些器件的非線(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)通信衛星向更高功率、更寬頻帶和更高的接收機靈敏度的趨勢發(fā)展，無(wú)源互調對通信衛星的影響已經(jīng)成為不可回避的重要問(wèn)題。

　　在GSM900/1 800和800 MHz CDMA通信系統中，由發(fā)射頻段產(chǎn)生的三階互凋產(chǎn)物會(huì )落入到他們各自的接收頻段。隨著(zhù)發(fā)射功率的增加，在WCDMA系統中，其發(fā)射頻段為2 150～2 210 MHz，接收頻段為1 920～1 980 MHz，由發(fā)射頻段產(chǎn)生的互調產(chǎn)物不會(huì )落入到其自身的接收頻段，而會(huì )落到發(fā)射頻段。通過(guò)以下數學(xué)計算可以來(lái)驗證這個(gè)現象。

　　三階互調產(chǎn)物fPIM3=2f1-f2，其中f1=[2 150，2 210]，f2=[2 150，2 210]。要證明fPIM3≠[1 920，1 980]只要求出fPIM3的取值范圍，看這個(gè)集合與[1 920，1 980]是否有交集即可。

　　要求fPIM3的取值范圍，關(guān)鍵是求出其最小值fPIM3(min)和最大值fPIM3(max)：

　　可以發(fā)現，無(wú)論f1和f2在2 150～2 210 MHz范圍內如何變化，其fPIM3均不會(huì )落入到1 920～1 980 MHz的接收頻段，而會(huì )落到2 150～2 210 MHz的發(fā)射頻段。

　　此外WCDMA系統的七階互調會(huì )落入到其接收頻段，如fPIM7=4f1-3f2=4