WCDMA系統(tǒng)中PIM的分析與測量

　　無源互調(diào)(Passive Inter Modulation，PIM)效應(yīng)是HPM效應(yīng)的一種，在HPM條件下，HPM通過不同的耦合途徑進入電子系統(tǒng)，由于其大功率特性，使傳統(tǒng)的無源線性器件產(chǎn)生較強的非線性效應(yīng)，部件和系統(tǒng)的非線性特性也會變得更加明顯，導(dǎo)致更為嚴重的PIM問題，進而影響整個系統(tǒng)的性能。這使得對PIM效應(yīng)的分析研究顯得尤為重要。

　　PIM的測量足PIM問題中一個重要的研究方向，一方面測量所得的數(shù)據(jù)可以用來進行高階PIM的預(yù)測;另一方面，為研究無源部件的PIM機理提供實驗數(shù)據(jù)。

　　1 PIM測量系統(tǒng)的特點與基礎(chǔ)測量方法

　　1.1 測量系統(tǒng)的特點

　　從原理上來看，PIM的測量方法與有源部件的互調(diào)測量方法類似，但是由于PIM自身的特殊性，其測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，要求也更高。一般地，PIM測量系統(tǒng)應(yīng)具有以下特點：

　　(1)大功率信號源：PIM的測量是大功率測量問題，一般需要以高于工作功率電平2～4倍的功率進行測量，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(tǒng)的靈敏度要求很高。

　　(3)低PIM組件：PIM測試系統(tǒng)的組成部件本身必須是高性能、低PIM的。專用的合成器、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，以保證整個測試系統(tǒng)能夠正常工作。

　　(4)PIMP與環(huán)境溫度有關(guān)，并隨著時間發(fā)生變化，因此需要進行長時間的溫度循環(huán)試驗。

　　(5)此外，PIM測量系統(tǒng)與頻率和帶寬的相關(guān)性很強，測量系統(tǒng)難以通用，一般需要根據(jù)測試目的進行專門的制作。同時，不僅要測量無源部件的PIM產(chǎn)物，還要能夠?qū)μ炀€和整星進行測量。因此，如何設(shè)計一個低PIM的測量系統(tǒng)是進行PIM測量首先必須解決的問題。

　　1.2 PIM的基礎(chǔ)測量方法

　　對于PIM測量來說，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，此外還有用于整個衛(wèi)星的整星級測量法。

　　2 WCDMA系統(tǒng)發(fā)射頻段PIM效應(yīng)的分析

　　所有的無源部件實際上都存在一定程度的非線性。當輸入功率較小時，這些器件的非線性程度較弱，可以忽略其非線性而近似為線性器件。但當輸入功率很大時，與接收信號相比，非線性因素所造成的影響比較大，就不能被忽略了。隨著通信衛(wèi)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，無源互調(diào)對通信衛(wèi)星的影響已經(jīng)成為不可回避的重要問題。

　　在GSM900/1 800和800 MHz CDMA通信系統(tǒng)中，由發(fā)射頻段產(chǎn)生的三階互凋產(chǎn)物會落入到他們各自的接收頻段。隨著發(fā)射功率的增加，在WCDMA系統(tǒng)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(diào)產(chǎn)物不會落入到其自身的接收頻段，而會落到發(fā)射頻段。通過以下數(shù)學計算可以來驗證這個現(xiàn)象。

　　三階互調(diào)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(xiàn)，無論f1和f2在2 150～2 210 MHz范圍內(nèi)如何變化，其fPIM3均不會落入到1 920～1 980 MHz的接收頻段，而會落到2 150～2 210 MHz的發(fā)射頻段。

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