天線及射頻無(wú)源器件互調(diào)指標(biāo)測(cè)量技術(shù)方案
一、無(wú)源互調(diào)定義及表達(dá)方式
1、無(wú)源互調(diào)定義
無(wú)源互調(diào)與有源互調(diào)相類似,只是無(wú)源互調(diào)是無(wú)源器件產(chǎn)生的。只要在一個(gè)射頻導(dǎo)體中同時(shí)存在兩個(gè)或兩個(gè)以上RF 信號(hào),就會(huì)產(chǎn)生互調(diào)。當(dāng)器件中存在一個(gè)以上的頻率時(shí),任何無(wú)源器件都會(huì)產(chǎn)生無(wú)源互調(diào)產(chǎn)物。由于不同材料的連接處的具有非線性,信號(hào)會(huì)在結(jié)點(diǎn)混合。典型地,其奇數(shù)階互調(diào)產(chǎn)物(如IM3=2*F1-F2)會(huì)落在基站的上行或接收頻段內(nèi),成為干擾接收機(jī)工作的信號(hào)。它會(huì)造成獨(dú)立于接收機(jī)隨機(jī)底噪的接收機(jī)減敏現(xiàn)象。
無(wú)源互調(diào)= 干擾信號(hào)
無(wú)源互調(diào)= 是由發(fā)射信號(hào)在無(wú)源射頻通道中相互調(diào)制的干擾信號(hào)
無(wú)源互調(diào)= 互調(diào)信號(hào)滲入接收通道會(huì)提高信道的噪聲電平從而減小信號(hào)覆蓋范圍和網(wǎng)絡(luò)容量
注:所有的無(wú)源器件,包括天線,電纜和連接器,雙工器,濾波器,定向耦合器,負(fù)載和衰減器,避雷器,功率分配/合成器和鐵氧體環(huán)行器/隔離器等都會(huì)產(chǎn)生互調(diào)失真。
2、無(wú)源互調(diào)表達(dá)方式
無(wú)源互調(diào)有兩種表達(dá)方式——絕對(duì)值表達(dá)法和相對(duì)值表達(dá)法。
絕對(duì)值表達(dá)法是指以dBm為單位的無(wú)源互調(diào)絕對(duì)值大??;而相對(duì)值表達(dá)法這是指無(wú)源互調(diào)值與其中一個(gè)載頻的比值,用dBc來(lái)表示,這是因?yàn)闊o(wú)源器件的互調(diào)失真與載頻功率的大小有關(guān)。
例如:一個(gè)典型的無(wú)源互調(diào)指標(biāo)是在兩個(gè)+43dBm的載頻功率同時(shí)作用到被測(cè)器件時(shí)產(chǎn)生-110dBm的無(wú)源互調(diào)失真(絕對(duì)值),其相對(duì)值為-153dBc=-110dBm-43dBm。這個(gè)相對(duì)值非常小,換算成比例值是1:2,000,000,000,000,000倍。
二、無(wú)源互調(diào)危害及測(cè)量意義
1、 無(wú)源互調(diào)危害
無(wú)源互調(diào)使得通信質(zhì)量下降,交調(diào)電平的高低,將直接影響到整個(gè)系統(tǒng),如果互調(diào)電平比較高,則在模擬通信系統(tǒng)中會(huì)產(chǎn)生較高的噪聲電平,在數(shù)字通信系統(tǒng)中,則會(huì)產(chǎn)生較高的誤碼率。并將大大地降低工作在-100到-130dB范圍內(nèi)的人造衛(wèi)星或多載波無(wú)線電通信系統(tǒng)接收機(jī)的靈敏度。一般來(lái)說(shuō),互調(diào)的產(chǎn)生增大了系統(tǒng)的噪聲電平,也減少了可用的通道數(shù)量。
PIM的產(chǎn)生會(huì)增加通信噪音,使通信質(zhì)量下降,而且會(huì)占用通信頻道,使通信空間變小,同時(shí)在數(shù)字信號(hào)傳輸過(guò)程中提高了誤碼率等。
無(wú)源互調(diào)在日常通信中最常見的表現(xiàn)是在通信過(guò)程中遇到的回音、撥不通、在打電話中聽到第三方的聲音等。
2、無(wú)源互調(diào)測(cè)量意義
三、無(wú)源互調(diào)產(chǎn)生原因
1、接觸非線性現(xiàn)象引起無(wú)源互調(diào)
2、材料非線性引起無(wú)源互調(diào)
四、如何減低無(wú)源互調(diào)
1、概述
針對(duì)上述無(wú)源互調(diào)產(chǎn)生的原因,在無(wú)源器件設(shè)計(jì)和制作中應(yīng)采取一些措施:
(1)從電鍍角度考慮,為降低無(wú)源互調(diào),減少接觸電阻,最好采用鍍銀層,厚度應(yīng)在6um以上,鍍層應(yīng)無(wú)雜質(zhì)且必須用鉻酸鹽鈍化,這就是7/16或N型大功率產(chǎn)品鍍銀的原因。但鍍銀層容易變色的問(wèn)底在某些場(chǎng)合要慎重考慮。鍍金也是較好的選擇,但成本較高,鍍銅是比較好的選擇;
(2)在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面盡量避免出現(xiàn)阻抗不連續(xù)性,盡可能保持一致的特性阻抗,減小非線性因素;
(3)濾波器類諧振器阻抗最好在77歐姆;
(4)選擇導(dǎo)電率高的材料,如銅及其合金,避免采用不銹鋼或其他含磁性材料,即便要用導(dǎo)磁率應(yīng)小于2.0;
(5)提高表面加工質(zhì)量,一般表面粗糙程度應(yīng)在0.4um一下,并且不得有凹坑,碎屑等雜物;
(6)導(dǎo)電體表面不得有斑點(diǎn)和銹蝕;
(7)選擇良好的彈性材料,進(jìn)行精細(xì)加工和真空熱處理,以保證接觸件在500次插拔過(guò)程中具有穩(wěn)定可靠的接觸正壓力和較小的接觸電阻;
(8)避免不同金屬,特別是彼此之間可能產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)耦合的不相容精神互相結(jié)合,防止產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕;
(9)電纜連接器內(nèi)導(dǎo)體與電纜芯線之間連接應(yīng)采用焊接式,不宜采用壓接式。
2、基站天線無(wú)源互調(diào)減小措施
(1)天線主要有振子、饋電網(wǎng)絡(luò)、外罩三大部分組成
一次性鑄造振子 同軸電纜饋電網(wǎng)絡(luò) 天線外罩及附件
(2)振子設(shè)計(jì)為鑄造成型振子、沖壓組合振子和微帶貼片振子三種
(3)天線外罩材料選取主要有玻璃鋼和PVC兩類
3、 腔體濾波器無(wú)源互調(diào)減小措施
(1)從濾波器類器件的特點(diǎn)來(lái)看,主要由以下幾類零件組成:腔體、諧振桿、蓋板、螺桿、飛桿、飛桿頭、飛桿座、固定螺絲等。
(2)從前面分析的原因來(lái)看,解決互調(diào)需要重點(diǎn)注意以下幾個(gè)方面:1)腔體、蓋板、諧振桿、飛桿、飛桿頭鍍銀厚度要大于6μ,鍍銀致密,電鍍液要清洗干凈,螺桿因?yàn)檎{(diào)試,鍍銀至少要2μ;2)帶抽頭的諧振桿,非常關(guān)鍵,可以先焊接再鍍銀,鍍銀再焊接,對(duì)焊接要求高很多,這里需要焊接完后把松香用酒精清理干凈,可是鍍銀器件用酒精清洗后容易發(fā)黃,對(duì)互調(diào)也有影響;3)帶抽頭的諧振桿與連接器的焊接(當(dāng)然連接器的互調(diào)要很好),焊接完后要把焊點(diǎn)清理干凈,做清理工作比較麻煩;4)調(diào)試,調(diào)試過(guò)程中,來(lái)回反復(fù)的鎖緊螺桿,容易把螺桿與蓋板間摩擦的碎屑容易掉進(jìn)腔體里,對(duì)互調(diào)影響大,建議盡量少的反復(fù)鎖緊螺桿;5)飛桿與飛桿頭需要焊接,螺紋部分建議有焊錫焊完。
(3)目前濾波器類器件存在的問(wèn)題:1)互調(diào)不過(guò)后沒有明確的措施,只是通過(guò)簡(jiǎn)單的超聲波大面積清洗;2)焊接點(diǎn)(諧振桿焊接點(diǎn)、連接器焊接點(diǎn))沒有清洗,有明顯的松香及殘?jiān)?,即使超聲波清洗后依然存在完好?)焊接后的諧振桿發(fā)黃;4)飛桿(容性、感性)焊接后沒有清洗,有松香及黑色污垢;5)大面積清洗后腔體底部邊緣出現(xiàn)黑色,預(yù)計(jì)與鍍銀溶液沒有清洗干凈有關(guān);6)調(diào)試過(guò)程中反復(fù)鎖緊螺桿,復(fù)調(diào)過(guò)程中也出現(xiàn)這種情況。
(4)對(duì)目前互調(diào)情況的幾點(diǎn)建議:1)對(duì)腔體、蓋板、諧振桿、飛桿、飛桿頭、螺桿的鍍銀厚度與致密度加以控制;2)裝配中注意所有焊接點(diǎn)的清潔,用少量酒精的棉球清除松香,焊接點(diǎn)盡量少畫痕;3)大面積的清洗時(shí)間不要過(guò)長(zhǎng),因?yàn)楹附狱c(diǎn)部分是很難通過(guò)超聲波大面積清洗干凈的,可以在焊接點(diǎn)先做清潔,最后在大面積清洗;4)操作中帶白紗手套;5)在抽頭彎形時(shí),鍍銀的銅線要注意保護(hù),不應(yīng)該出現(xiàn)畫傷表面的鍍銀;6)初調(diào)中盡量少來(lái)回鎖緊螺桿,復(fù)調(diào)中盡量不調(diào)螺桿。
(5)腔體耦合器類互調(diào)注意焊接點(diǎn)的問(wèn)題,零件鍍銀滿足要求,互調(diào)比較容易解決;腔體功分器沒有焊接點(diǎn),互調(diào)更好解決
(6)微帶類器件互調(diào)除了注意濾波器類器件的問(wèn)題,還有與微帶板材料關(guān)系很大,這里就不做分析
五、如何正確測(cè)量無(wú)源互調(diào)
1、 概述
到目前為止,無(wú)源互調(diào)的測(cè)試通常都是按照IEC推薦的測(cè)量方法進(jìn)行。在實(shí)際使用中,針對(duì)不同類別的傳導(dǎo)性器件和不同的測(cè)量要求有2種測(cè)量方法,即正向(傳輸)測(cè)試法和反向(反射)測(cè)試法。
2、 反射法測(cè)試
3、 傳輸法測(cè)試
4、 雙反射、雙傳輸無(wú)源互調(diào)測(cè)試儀介紹
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