无源互调，PIM 故障定位

保罗孔、 射频和微波现场应用工程师，安立看起来降低成本的修复无源互调，PIM 故障在蜂窝基站

今天的蜂窝通信系统的传输和接收的比以往任何时候都更敏感，因此更易受干扰使用先进的体系结构。

随着宽带 3g 和 4g 网络构建出，只会增加这项要求的敏感性 — — 和干扰对它造成的危险。尤其是，高水平的射频信号应用到非线性路口时他们变得活跃，产生杂散辐射谐波、 互调产物和宽频带噪声等。

这些杂散发射可以干扰接收机噪声楼层。锈蚀、 脏或机械损坏连接或组件将导致两个大功率信号混合和生产无源互调，PIM 混合产品。不幸的是，当运行测试例程来衡量 PIM 干扰，可以计算这些产品的频率，但没有那么容易找到的源。

这为网络运营商导致了一个问题 ︰ 如何修复无法定位故障？目前的做法是连接和断开连接在系统内的 PIM 反过来可疑的来源，直到找到正确的人，或甚至完全重新构建网站。这是费时和昂贵，执行，和潜在贡献额外的无源互调产物作为连接和组件在测试过程中过度劳累。

PIM 的性质

互调干扰是两个或多个信号的不同频率，进而将产生对其他频率的附加信号混合。这些额外的信号是数学上被相关的原始信号 （见图 1）。无源互调可以形成只要两个或更多信号遇到严重的非线性，如接头故障。大多数细胞传输天线进行至少两个信号，和任何这种基站因此处于风险之中产生 PIM。

图 1 ︰ 频率的 PIM 的产品，并显示一个例子为基础图形计算公式站传递两个信号在 925 MHz 和 960 MHz

通过 PIM 影响杂散发射的一代可以是无害的如果它们不会干扰其他本地传输。然而，实际问题出现，当这些杂散辐射 — — 产生的高功率传输信号 — — 落在使用系统的接收机的频率。而这正是今天在欧洲 3g 蜂窝电话系统发生什么。

在旧的 2 G 系统，网络运营商有很大的灵活性来选择广泛间隔的传输和接收频率;在图 1 中使用的公式，操作员可以选择的 Tx 和 Rx 的频率，以确保高阶 PIM 产品不会在接收频率的组合。

欧洲运营商现在，然而，安装在基站 900 兆赫波段操作的 3g 系统。规管限制，意味着运营商只有一个狭窄的用来挤 Tx 和 Rx 通道的频率范围。因此，那里是没有办法为载体，以防止干扰，并常常是完全压倒性的从用户的手机和其他终端设备的低功耗传入信号从这些 3g 系统生成的无源互调产物。

对移动运营商的业务的潜在危害很大 ︰ 向用户问题是令人困惑和愤怒，作为他们的手机可能会显示他们有强烈的 （传入） 信号，，然而他们的手机患有音频质量差、 较慢的数据速率或被删除或阻止调用。近因效应是损失的收入每次呼叫断线或数据会话失败。但更令人担忧的是，用户倾向于报告糟糕的经历向家人、 朋友和熟人，和随之而来的坏名声本地的作用可以导致巨大损失的市场份额到任何竞争对手的载体，没有遭受 PIM 问题。

在任何通信系统中的信号进行调制与频率或相位调制组件，宽度调制的息差互调产物，（见图 2） 其他接收波段干扰的可能性就越大。

图 2: 频率受互调产物的息差扩阔中使用频率调制或相位调制系统

当多个扩频信号通过非线性连接时，可以生成高水平的噪音 （两个在带宽和幅值）。

• 一个基站可能显示 Rx 扼要多样性报警或高 RSSI
• 手机被迫提高其发射功率在努力超过高噪声地板
• 覆盖面积缩小，造成早期的切换，然后重载邻近细胞地点
• 如果死区出现的渐行渐远的覆盖面，通话中断

总之，无源互调是特别关切的时候 ︰

• 无源互调无源互调产物落在 Rx 乐队
• 两个或多个变送器渠道分享共同的天线
• Tx 信号水平很高
• 接收灵敏度很高
• Tx 和 Rx 是合

PIM 的原因

松散的连接是一个 PIM 失败，最常见的原因，那些松散的连接来自赶紧安装、 使用错误的工具或安装不正确或有缺陷的部件 （例如受损的连接器）。

然而连接器不是无源互调产物的唯一来源。其他部件，如电缆、 天线、 防雷保护器、 双工器、 当前注射器和塔顶放大器也可以产生 PIM。需要特别注意确保，他们不被划伤或得分，或弯曲近连接器的电缆。

有趣的是，即使对象超出天线可以导致 PIM 产品。众所周知，蜂窝基站体验 PIM 失败归因于 ︰

• 锈蚀的金属栅栏围基站
• 从附近一栋大楼竖立以来与最初安装的系统思考。（基站的安装程序知道放置天线以避免反射的建筑物，但新建设可以干扰现有基站的传输）。

PIM 是怎么衡量的？

图 3 ︰ 系统关系图中的一个典型的 PIM 测试设置

PIM 测试仪的基本元素如图 3 所示。因为有两个 （或更多） 信号传输线上目前 PIM 产品才会产生，PIM 测试仪器需要两个信号发生器。该信号发生器输出必须放大到水平发现在一个基站。信号组合、 筛选，然后送入设备进行测试 (DUT)，如基站电缆。

在这一点上，测试仪可能信号的测量 PIM 作为反射或传输，因为于 DUT 的 PIM 产品在正向和反向方向传播。传输方法的优点是测量的值会相对平在频率范围内，所以扫并非必要。相比之下，思考相进进出出在一种相对较长的电缆组件。这就需要以确认仪器测量在试验频率范围内的最大的 PIM 扫。

传输方法的缺点是它需要第二次的双面打印器 （这会增加成本） 和易于反映入射信号的谐波，因为它不匹配在更高的频率，产生谐波。

捕获的反射或透射的 PIM 信号之后，它是通过带通滤波器送入低噪声放大器 (LNA) 并对频谱分析仪测量。

典型的这种测试装置可以测量准确性较好振幅的无源互调产物，但又提不出任何迹象 PIM 的来源 （位置）。典型的 PIM 测试设置其他缺点包括 ︰

• PIM 生成外部源中，例如生锈的栅栏，显示为 PIM 下测试系统
• 从塔上机械源 PIM 显示为 PIM 下测试系统
• 户外 BDAs （细胞中继器） 作为 PIM 的解释上行噪声

一种改进的方法，为测试和定位 PIM 来源

PIM 测试当前这一代的缺点，介绍了安立的新的 PIM 大师测试仪。PIM 大师是深浅不一的载波信号发生器与大功率 (40W) 输出用于检测桅杆高耸。高 q 值滤波器和双工器提供较好的选择性，减少误报，和灵敏度高频谱分析仪的使用提高了精度，避免由于干扰和噪声在上行链路中的假阳性。

至关重要的是，该仪器提供专利的距离 PIM 技术揭示了 PIM 产品 （见图 4 和图 5） 的来源。PIM 大师措施测试信号传输和接收传入的 PIM 产品之间的时差。通过使用已知的数据电缆的特性，测试人员可以计算精确测试仪和 PIM 产品的来源之间的距离。

图 4 ︰ 绘制显示电缆与可接受的 PIM 1.45 英尺从 PIM 大师测试仪

图 5 ︰ 绘制显示过度 PIM 39.64 英尺从 PIM 大师测试仪

PIM 硕士停止距离应设置在长度等于实际电缆长度加 50 英尺。仪器可以测量天线探测到 PIM 问题塔或屋顶上和超越过去。 设置停止距离长于实际电缆使它能够测试天线 （可以添加几英尺的电缆长度） 及周边地区。

结论

距离对 PIM 测量可使网络运营商要修复基站故障的成本更快地低得多。在哪里之前，技术人员不得不慢慢依次检查每个电缆和组件在一个基站和重新测试，直到他们发现了问题，用新的 PIM 大师从安立与距离 PIM 技术他们可以直接去的 PIM 产品来源并修复它快速、 高效地。

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