大功率多信道通信系統(tǒng)中無源互調(diào)的產(chǎn)生機(jī)理和測試系統(tǒng)的設(shè)計（二）

5.PIM測試系統(tǒng)的設(shè)計

目前中國的三大移動通信采購商已經(jīng)將互調(diào)指標(biāo)納入集采要求，且各個設(shè)備及系統(tǒng)供應(yīng)商也將互調(diào)指標(biāo)較好的產(chǎn)品與互調(diào)指標(biāo)較差的產(chǎn)品在采購價格上區(qū)分開來，互調(diào)指標(biāo)更好的產(chǎn)品可以獲得更大的利潤空間。這些都迫使下游的設(shè)備制造商或者分包商們必須對生產(chǎn)產(chǎn)品的PIM進(jìn)行測試區(qū)分。從通信產(chǎn)品采購商到分包商再到制造商，每個環(huán)節(jié)都需要進(jìn)行測試或者驗(yàn)收，這就要求每個環(huán)節(jié)至少有一套PIM測試設(shè)備，按照中國上百家的設(shè)備制造商來算的話，PIM測試設(shè)備的潛在需求非常之大。

在選擇測試儀表進(jìn)行無源互調(diào)測試方面，雖然市場上生產(chǎn)PIM測試設(shè)備的生產(chǎn)商有很多家，國內(nèi)的、國外的都有，但是能夠提供的精準(zhǔn)測量儀表還很有限。其中，國外產(chǎn)品很有優(yōu)勢，以美國S u m m i t e k、Rosenberger為代表，他們無源互調(diào)測試設(shè)備在兩路20W的射頻信號輸入下，PIM系統(tǒng)測試值都可達(dá)到-170dBc水平，涵蓋頻段也可以從400~3500MHz,但價格相對昂貴，從70到200萬人民幣一臺不等。國內(nèi)產(chǎn)品的主要優(yōu)勢是價格便宜，大約在20到50萬人民幣左右，以杭州紫光、南京納特、博訊通電子等廠商為代表，但目前只有少數(shù)廠商能夠?qū)⑷l率覆蓋到。

通過上面的了解，雖然商用測試設(shè)備集成度高、使用方便，但不論是國內(nèi)的還是國外的PIM測試設(shè)備都是一筆不小的投入，而且如果想要把測試頻段全面覆蓋的話，對一般的設(shè)備制造商來說不太可能。

筆者根據(jù)多年的無源產(chǎn)品PIM測試經(jīng)驗(yàn)以及對PIM測試方法的理解設(shè)計了一套測試方便，且可以自行搭配的測試系統(tǒng)。并與國內(nèi)外的測試系統(tǒng)的測試精度做了對比。

5.1 自制系統(tǒng)的搭建

考慮到被測產(chǎn)品有單端口、雙端口或者多端口的之分，且不同類型的測試方法不同，我們試驗(yàn)把無輻射傳輸式和無輻射反射式兩種方式充分融合，放入到一套測試系統(tǒng)中，經(jīng)過簡單的移動換接就可以實(shí)現(xiàn)多種測試。測試系統(tǒng)原理圖如圖8所示。

圖中左側(cè)是提供兩個射頻信號(f1和f2)輸出的信號源，通過功率放大器進(jìn)行信號放大后輸入到合路器。合路器進(jìn)行信號合成后再進(jìn)入到自制雙工器的TX端口，TX通道只傳輸兩個射頻信號(f1和f2)，其他階次頻點(diǎn)全部被濾波器抑制掉。RX則允許三階、五階以及更高階次頻點(diǎn)或頻段通過，對兩個輸入的射頻信號進(jìn)行抑制。雙工器可以根據(jù)用戶測試需要，設(shè)計不同的頻段換接使用。雙工器的RX端口輸出信號接到頻譜分析儀，ANT端口直接連接到DUT的輸入端，此時頻譜分析儀檢測到的信號為DUT(被測件)的反射PIM.DUT的輸出端連接到自制分路器中，分路器的作用是對兩射頻信號與PIM信號進(jìn)行分離，分路器的輸出f1和f2的一端連接到大功率負(fù)載上，對信號進(jìn)行衰減吸收，另一端連接到頻譜分析儀上，對DUT的傳輸PIM信號進(jìn)行測試。

自制系統(tǒng)的可進(jìn)行以下幾種測試：

1 )功率校準(zhǔn)測試：參照客戶規(guī)格書或者I E C - 6 2 0 3 7標(biāo)準(zhǔn)，首先確定D U T的輸入端需要加載的功率。我們以采用2×20W(43dBm)功率為例，如圖8所示，我們需要在DUT的輸入端也就是雙工器的輸出端進(jìn)行功率測試。由于20W的功率已超出功率計耦合探頭的輸入功率要求，為了避免損壞測試設(shè)備，我們應(yīng)在探頭前端接入大功率衰減器，功率計不能直接連接到雙工器的輸出端。分別打開兩路信號，記錄譜儀的讀值，經(jīng)過換算后確定雙工器的輸出端輸出的兩路信號是否符合要求，如不符合要求，調(diào)整信號源幅度值到合格為止。

2 )系統(tǒng)殘余P I M值測試：在對D U T進(jìn)行P I M測試前，首先進(jìn)行系統(tǒng)殘余P I M值測試。由于系統(tǒng)中存在一些器件(如雙工器、分路器、連接電纜、大功率負(fù)載等)，如果器件本身PIM值較差會直接影響到測試精度。如圖8所示，功率校準(zhǔn)后，移除DUT及功率計，雙工器的輸出端經(jīng)過一根低互調(diào)電纜直接連接到分路器的輸入端，兩臺譜儀監(jiān)測到的就是系統(tǒng)殘余的反射和傳輸PIM,也就是系統(tǒng)中各個器件的PIM值最差值。如果想要提高測試系統(tǒng)的測試精度，則需要在器件的設(shè)計要非常細(xì)致，在測試電纜的采購上要精挑細(xì)選(一般會采用Rosenberger廠家的低互調(diào)測試電纜)。

3)單端口器件PIM值測試：單端器件測試比較簡單，只能采用反射式測量方式進(jìn)行。功率校準(zhǔn)后，DUT直接連接到雙工器的后端，打開兩路信號在前端譜儀上進(jìn)行PIM值讀取。

4)雙端口或多端口器件PIM值測試：對雙端口或多端口器件進(jìn)行測試時，可以通過前后兩個譜儀同時檢測到反射和傳輸PIM值，更能直觀地定位PIM產(chǎn)生的位置，方便產(chǎn)品的問題分析。

自制系統(tǒng)的搭建可以方便用戶對不同頻段不同型號的產(chǎn)品的測試，并且儀表在有其他用途的時候可以隨時拆除，儀表利用率比較高。甚至在沒有PIM測試安排的情況下，可以把整個系統(tǒng)進(jìn)行拆除分開使用或者存放，方便安全。整個自制系統(tǒng)的費(fèi)用(除去儀表)大概在5000元以內(nèi)，較大地節(jié)省了開支。圖9、圖10為兩個自制系統(tǒng)實(shí)物圖。

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