用于BTS通信基站天线无源互调电平(PIM)精准测量的检测暗室

2014-11-20 09:24:28来源: eccn
PIM 介绍: 无源互调(Passive Inter-Modulation, PIM)是由天线发 射系统中各种无源器件的非线性特性引起的。在大功率、多信道系统中,由于其大功率特性,使传统的无源线性器件产生较强的非线性效应,这些无源器件的非线性 会产生相对于工作频率的更高次谐波,这些谐波与工作频率混合会产生一组新的频率,其最终结果就是在空中产生一组无用的频谱(三阶互调产物, 五阶互调产物, 七阶互调产物…),如果这些互调产物落在发射或接收波段区间,并且这些互调产物的功率超过系统中有用信号的最小幅度, 就会影响正常的通信。所有无源器件由于非线性特性都会产生互调失真,其产生的原因很多,如机械接触的不可靠、虚焊和表面氧化等。

在SM900 通信系统与3G 通信系统中,随着发射功率的增加,由发射频段产生的三阶互调产物会落入到他们各自的接收频段。通过以下数学计算可以来验证这个现象
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]


从上述计算结果可知,GSM900 与3G 通信系统中,fPIM3/ fPIM5/ fPIM7 均落入到上行的接收频段。如果在发射频段产生一个-110dBm 的无源互调信号,也就是干扰信号,这可能会给系统带来影响,因为这个数值已经大于系统中有用信号的最小幅度。

因此当输入功率较小时,由于器件的非线性程度较弱,可以忽略其非线性而近似为线性器件。但 当输入功率很大时,与接收信号相比,非线性因素所造成的影响比较大,就不能被忽略了。随着移动 通信网络的发展,运营商面临数据业务增长过快带来了各种挑战,这些挑战催生了有源基站天线的大量运用,促使了移动通信系统向更低能耗、更高功率、更宽频带和更高的接收机灵敏度的趋势发展, 无源互调对移动通信的影响已经成为不可回避的重要问题。

有源基站天线参考图片

天线无源互调电平测量系统与测量方法


天线PIM 测量系统应具有以下特点:
(1) 大功率信号源:PIM 的测量是大功率测量问题,一般需要以高于工作功率电平2~4 倍的功率进行测量,微波功率高达上百瓦甚至几千瓦。


(2) 高灵敏度接收机由于PIM 的功率电平一般都非常低,对测量系统的灵敏度要求很高。


(3) 低PIM 组件:PIM 测试系统的组成部件本身必须是高性能、低PIM 的。专用的合成器、定向耦合器、滤波器等产生的PIM 电平必须控制在被测件PIM 电平的-6dB 以下,连匹配负载都要采用不产生PIM 的特殊负载,以保证整个测试系统能够正常工作。


(4) PIMP(Passive Inter Modulation Product,无源互调产物)与环境温度有关,并随着时间发生变化,因此需要进行长时间的温度循环试验。


(5) 此外,PIM 测量系统与频率和带宽的相关性很强,测量系统难以通用,一般需要根据测试目的进行专门的制作。同时,不仅要测量无源部件的PIM 产物,还要能够对天线和整星进行测量。因此,如何设计一个低PIM 的测量系统是进行PIM 测量首先必须解决的问题。

天线接收(反射)PIM 测试布置如下图所示

PIM 测试的准确性会受到测试系统外部或内部很多因素的影响。影响天线产品的PIM 测试结果的因素包括以下几个方面:
a)暴露在AUT 辐射场中的导电材料;
b)AUT 的安装附件出现松动、损坏或腐蚀;
c)暴露在来自AUT 辐射的射频场中的松动或腐蚀的附件;
d)测试系统外部的无线电射频信号;
e)性能很差的同轴接口电缆;
f)接口连接处存在肮脏、污染、磨损;
g)接口连接不当;
h)射频接口连接屏蔽不善;
i)来自于测试设备的未经过滤的有源互调。


如果条件允许,天线PIM 电平测量可在室外完成。在进行这种测试时,必须满足政府规章中允许的射频辐射电平要求,另外,来自于AUT 的射频能量辐射,可能在周围物体上产生PIM,并反射到天线中,导致天线PIM 测试结果存在误差,同时来自于外部的射频辐射也可能会干扰测试质量,因此为准确测量天线PIM 电平,测试应当在一个低PIM 测试环境的电波暗室(也称为无源互调检测暗室,互调检测暗室,无源互调暗室,PIM 暗室或PIM test Chamber)里进行,这样可减少或消除很多影响因素。

天线无源互调接收(反射)电平暗室测量数学模型

其中σ 代表连接件的PIM 电平与输入信号的比值(dBc)ω3 代表PIM3 的频率(MHz)
从上述模型中可知,为准确测量天线PIM 电平,暗室建造的关键是吸波海绵的选择以及暗室壳体的材料和施工方法,以期降低数学模型中的第一项。

深圳常宁电子作为天线测试系统供应商与微波暗室设计制造商, 在近一年的时间内, 成功完成一支持大口径金属网状展开天线的高阶(13rd 阶)互调电平精准测量的大型暗室工程, 以及为数不少的支持无源基站天线与天线+RRU 的有源基站天线3rd, 5th 互调电平精准测量的小型暗室工程 (如Commscope, Andrew etc.公司), 成为基站通信天线, 微波通信天线等天线无源互调PIM 电平精准测量暗室工程制造行业之佼佼者。

用于BTS 天线无源互调电平(PIM)精准测量的暗室主要技术指标Changning antenna PIM Test Chamber Technical Specifications
异性外观,幕墙色彩工业设计
满足无源基站天线与有源基站天线PIM3电平测量所需的环境
暗室工作频率范围: 400MHz –18GHz
暗室屏蔽效能>100dB @ 400MHz –18GHz
暗室残留PIM电平< -165dBc PIM3@2x43.5dBm (测试频段700MHz~6GHz)
优质国产700MM+500MM吸波海绵,高阻燃性能,连续照射承受功率容量1kw/m²
全手工打造木制天线测试架与测试平台

关键字:BTS  通信基站天线  无源互调电平  检测暗室

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2014/1120/article_10130.html
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