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

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GSM900 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。

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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

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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

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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