三阶互调的计算及IP3测试原理和方法详细教程
三阶互调的计算及IP3测试原理和方法详细教程
三阶交截点（IP3）是衡量通信系统线性度的一个重要指标，他反映了系统受到强信号干扰时互调失真的大小。当系统的IP3较高时，要精确测试IP3 会比较困难，因为测试环境中各种因素（如测试配件的隔离度、线性度和匹配性等）都容易影响高IP3的测试。下面将简略介绍IP3的测试原理，详细分析高IP3的测试方法。
1IP3测试原理在无线通信设备中，器件（如放大器、混频器、调制/解调器等）的非线性通常会使同时侵入2个或多个强干扰信号发生相互调制，并产生新的频率成分，这种现象称为互调。互调干扰不仅能降低有用信号的功率，引起信号失真，降低系统选择性，还能破坏邻近信道的性能。因此，互调性能是系统常检指标，通常用IP3来表示。
IP3是工作频率信号在理想线性系统中的输出信号与三阶互调分量幅值相等时的交点，是一个固定点。如图1所示［1］。该点是虚交点，实际系统中无法直接测出，但可以通过相关的测量值计算出来。下面将简单介绍IP3计算式的原理。
虽然侵入系统的强信号可能有2个或2个以上，但为了测试的方便，假设只有2个强的等幅单音信号侵入了系统。若用一个幂级数来表示器件的非线性作用，并假设单音信号的频率分别为f1和f2，那么不难推出三阶互调分量的频率为（2f1－f2）或（2f2－f1）。IP3（IIP3，OIP3）的计算式为［2］：
其中：IIP3为输入IP3，是IP3的横坐标；
OIP3为输出IP3，是IP3的纵坐标；
Pin为单音信号的输入功率电平；
Pout为单音信号的输出功率电平；
G为被测件（Device Under Test - DUT）的小信号增益。
IMD3为三阶互调失真，他等于干扰信号的输出功率电平减去三阶互调量功率电平的值，即：
接收机邻通道选择性和互调抑制两项指标的测试方案
接收机邻通道选择性和互调抑制的测试方法 一、接收机测试指标要求 二、测试设备清单： 根据测试文档内容，理出以下可能相关测试所需的测试设备，有些是否真正需要，待考究。序号仪器设备名称数量型号/规格/配置 1频谱分析仪1 2矢量网络分析仪1 3射频信号源3产生DUT所需的标准调制信号 4示波器1 5直流稳压源1 6功分器（合路器）2三合路器、二合路器 7误码测试仪1 8PC机1 9DUT若干 10射频线缆若干
三、测试平台搭建 1、测试平台1：邻通道选择性（ACS） 名词解析：邻道选择性（Adjacent Channel Selectivity，ACS）是用来衡量存在相邻信道信号时，接收机在其指定信道频率上接收有用信号的能力，定义为接收机滤波器在指定信道上的衰减与在相邻信道上的衰减的比值。 即指在相邻的信道上存在无用信号时，接收机接收已调有用信号的能力，用无用信号与灵敏度的相对电平表示。 2、测试平台2：互调抑制 名词解析：是指当存在2个或多个以上与有用信号存在特定频率关系的无用信号时，接收机接收有用调制信号时，其性能不低于给定指标的能力；其中三阶互调对系统影响最严重，所以一般测试三阶互调。检验接收机抑制因信号的相互作用在接收机输出端造成干扰的能力，在下行信道加入干扰信号检查接收误码率，判断接收机性能。
四、测试方法步骤 1、邻通道选择性 1）根据测试平1搭建连接图搭建测试环境。 2）测试步骤： a.在接收机的有用信道上使用射频信号源1产生相应被测信道的标准调制信号并将该信 号（有用信号）输入到接收机，其他射频信号源关闭输出，根据设定的BER（Bit Error Rate）或SINAD（Signal-to-Noise-And-Distortion）指标使用误码测试仪等仪器工具测得符合BER或SINAD指标的有用信号的灵敏度，记录此时射频信号源1的功率值为P1； b.再将射频信号源1产生的有用信号加大3dB，即输出SINAD必然会随之增大，BER也会 随之降低； c.然后在接收机的相邻信道（上邻道）上使用射频信号源2产生标准调制信号，即无用信 号，并通过合路器与有用信号合成一路输入到接收机，保持有用信号功率不变，逐渐加大或减小无用信号的功率，直到接收机信号的BER或SINAD恢复到原来测试灵敏度的水平，记录此时射频信号源2的功率值为P2； d.根据无用信号的功率与前面测试接收机的灵敏度功率的差值就是邻通道选择性，记录为 P上=|P2-P1|； e.根据步骤c选择另外一侧相邻信道（下邻道），重复步骤c、d，记录该测试结果功率 为P下=|P2-P1|，至此测试完成； f.根据P上和P下大小，选择较小者为接收机的邻通道选择性（dB），记录该值对应的邻 道（上邻道或下邻道）和被测信道的标称频率（MHz）。 2、互调抑制 1）根据测试平台2搭建连接图搭建测试环境。 2）测试步骤：
三阶互调的计算
三阶互调计算 什么是三阶互调？ 三阶互调是指当两个信号在一个线性系统中，由于非线性因素存在使一个信号的二次谐波与另一个信号的基波产生差拍（混频）后所产生的寄生信号。由于一个信号是二次谐波（二阶信号），另一个信号是基波信号（一阶信号），他们俩的合称为三阶信号。又因为是这两个信号的相互调制而产生差拍信号，所以这个新产生的信号称为三阶互调失真信号。产生这个信号的过程称为三阶互调失真。他所表明的是确切含义是，一个线性系统所包含的非线性系数的大小。这个指标对于大动态放大器是一个非常重要的技术指标。测试这项指标使用的测试仪器主要是频谱分析仪。对于不同指标要求的三阶互调失真，需使用不同性能的频谱分析仪，对三阶互调失真要求越高，对频谱分析仪的要求就越高。 给定具体频率可以推算出哪些频率点有三阶互调干扰具体的算法是: 计算方法： （1）将所分配或使用的频率从低向高排序； （2）按最小信道间隔计算每个频率对应的频道数； （3）计算相邻频道数的差值； （4）求差值的和（按下举例方法求和）； （5）检查差值与和数中不得有相同的数出现。 举例说明：现有一组频率156.275MHz 156.150MHz 156.200MHz 156.125MHz计算是否存在互调组合。 （1）排序156.125 156.150 156.200 156.275(156.300) （2）顺序频道数 1 2 4 7（8） （3）相邻频道差值 1 2 3（4） （4）差值之和 3 5（6）6（7） （5）检查差值与和数是否有同样的数出现 有相同的数字3，表明这一组频率存在互调，只有将156.275频率向上调换成156.300或其它的频率才可避开互调组合。上面括号中的数字是被调换后的计算结果。 三阶互调是指当两个信号在一个线性系统中，由于非线性因素存在使一个信号的二次谐波 与另一个信号的基波产生差拍（混频）后所产生的寄生信号。比如F1的二次谐波是2F1，他 与F2产生了寄生信号2F1-F2。由于一个信号是二次谐波（二阶信号），另一个信号是基波 信号（一阶信号），他们俩合成为三阶信号,其中2F1-F2被称为三阶互调信号，它是在调制 过程中产生的。又因为是这两个信号的相互调制而产生差拍信号，所以这个新产生的信号 称为三阶互调失真信号。产生这个信号的过程称为三阶互调失真。由于F2，F1信号比较接
无源互调测量及解决方案
１概述 无源器件会产生非线性互调失真吗？答案是肯定的！尽管还没有系统的理论分析，但是在工程中已经发现在一定条件下无源器件存在互调失真，并且会对通信系统（尤其是蜂窝系统）产生严重干扰。 无源互调（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｉｎｔｅｒ－Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ，ＰＩＭ）是由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，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从而影响正常的通信。 所有的无源器件都会产生互调失真。无源互调产生的原因很多，如机械接触的不可靠、虚焊和表面氧化等。 ５年前，大部分射频工程师很少提及无源器件互调问题。但是，随着移动通信系统新频率的不断规划、更大功率发射机的应用和接收机灵敏度的不断提高，无源互调产生的系统干扰日益严重，因 无源互调测量及 解决方案 朱 辉 上海创远信息技术股份有限公司 此越来越被运营商、系统制造商和器件制造商所关注。 长期以来，无源器件的互调失真测量技术一直被国外公司所掌握，并垄断了测量产品市场。今天这种局面发生了变化，无源互调测量技术难关已经被中国本土的射频工程师们攻克，而且低成本的商用无源互调测量系统也已诞生。 ２无源互调的表达方式 无源互调有绝对值和相对值两种表达方式。绝对值表达方式是指以ｄＢｍ为单位的无源互调的绝对值大小；相对值表达方式是指无源互调值与其中一个载频的比值（这是因为无源器件的互调失真与载频功率的大小有关），用ｄＢｃ来表示。 典型的无源互调指标是在两个４３ ｄＢｍ的载频功率同时作用到被测器件ＤＵＴ时，ＤＵＴ产生－１１０ ｄＢｍ（绝对值）的无源互调失真，其相对值为－１５３ ｄＢｃ。 ３无源互调测量方法 由于无源互调值非常小，因此无源
三阶互调的算法
在移动通信领域内，频率规划是很重要的项目之一。频率规划的正确与否直接影响到工程完工之后实际的通信质量。在多信道的共用系统中，因为多个信道的同时工作，必然要产生相互干扰，为了减少频率之间的相互干扰的程度，就应该选取一些适当的频点，选用无三阶互调的频点就能够有效的抑制频率间的干扰。 三阶互调是由电路的非线性产生的三次项，在频率上满足： Ｆｉ－Ｆｊ＝Ｆｊ－Ｆｋ（两信号三阶互调） Ｆｉ－Ｆｊ＝Ｆｋ－Ｆｌ（三信号三阶互调） 三阶互调的意思是，只要有几个频率满足以上的关系，相互间就会构成干扰，比如在两信号的三阶互调中，Ｆｉ＝２Ｆｊ－Ｆｋ，若由Ｆｊ和Ｆｋ产生的新的频率Ｆｉ落在本系统或其他系统工作的频率或通带上，就会对系统的通信造成干扰。无三阶互调就是要取出一组满足频率要求的点，使这些点的任何组合都满足Ｆｉ－Ｆｊ≠Ｆｊ－Ｆｋ，Ｆｉ－Ｆｊ≠Ｆｋ－Ｆｌ。 在一组数的范围内取出无三阶互调的点，我们可以考虑几种算法。第一种是：先将所有的组合求出，然后依照无三阶互调的条件进行判断，取出所有满足无三阶互调的组，然后依照附加条件（比如信道间隔）进行挑选；第二种是：先依照附加条件选择信道组合，再将程序求出的组合进行无三阶互调比较和判断，最终求得满足的解。 在判断无三阶互调的条件时，将每两个元素进行循环比较的方法显得过于繁杂，一般采用差分三角形法。 这个例子是取５个无三阶互调的点，取出的组（１，２，５，１０，１２）（引自《移动通信工程》，人民邮电出版社３１６页，表５－５）满足无三阶的条件，约束条件为信道间隔≥１，由这个数组可以计算出上面的差分三角矩阵。验证无三阶互调的方法是：只要这个三角矩阵中的元素不重复，则这个数组本身就满足无三阶互调。由于矩阵本身并不会很大，可以用多重循环形成差分三角形，再进行矩阵元素之间的比较。 在具体编程描述时可以考虑选用Ｃ语言或专用数学工具Ｍａｔｌａｂ或者Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃ。考虑到在求解较大型的无三阶互调组时，用Ｃ语言描述的工作量过大，牵涉到矩阵运算的循环次数过多，编程繁杂难以实现，且难以维护，故选用Ｍａｔｌａｂ，Ｍａｔｌａｂ以其矩阵运算的效率而闻名。 在编程的实现上，Ｍａｔｌａｂ提供了很多的可以供使用的函数，这方便了我们的编程过程。对于第一种算法，ＣＯＭＢＮＫ（ｎ ｋ）函数可以生成在ｎ个元素里每次取出ｋ个元素的所有组合，使用此函数很快就能获得所有组合，然后能对每一种组合求得差分三角矩阵，进而求出我们需要的无三阶互调组，这种方法在求得维数较低的无三阶互调数组时易于使用。例如在取数范围＜５６时使用比较方便，在ＣＰＵ主频为２Ｇ的情况下，１５分钟左右能求出结果，无三阶互调组的维数为７（不加任何限定条件）；但是当数组变大的时候就不再适合了，此时生成矩阵的规模成几何级数增长，当要在１００个点中取出维数为１０的组时，有１．７３１０ｅ＋０１３种组合，这在生成矩阵的时候是不可实现的，因为Ｍａｔｌａｂ不允许对默认的存储变量的大小进行修改，每个变量用８个字节来表示，那么要求系统存储矩阵的容量不能低于１．３８４８ｅ＋００５ＧＢｙｔｅｓ，这在物理上也是不可行的，最终因耗尽内存而不能继续。这时应该作出在系统内存和ＣＰＵ占用率上的取舍。故比较合理的解决方案是采用第二种算法。
二阶与三阶截点的测试
一、截点的概念 固态放大器通常使用晶体管如二极管或场效应管来实现放大，虽然这些晶体管一般被用于线性工作模式，但是仍然存在非线性的现象，如互调产物及谐波，并以虚假信号的形式出现在输出端。在单音调情况下，虚假信号表现为输入信号的多次谐波。在双音调情况下，虚假信号就是两个输入信号f1和f2的混合产物，最普遍的是二阶和三阶互调产物。 二阶互调产物是输入信号频率相加和相减后的频率上的信号（最大）。 fspur = f1±f2 …………………………⑺ 当工作频带大于一个倍频程时，这些假信号才会产生影响，假如工作频带小于一个倍频程时，这些假信号将超出频带。 这些虚假信号同输入信号间的关系可以用截点来描述，这些截点定义为：在不饱和的情况下，基波信号的输入输出功率间的线性曲线与虚假信号的线性曲线的交点。二阶互调产物的直线的斜率2倍于基波功率直线的斜率，因此其输出大小可以由输入信号的功率(Pin)和输出二阶截点值(OIP2)来确定，关系如下： 双音调二阶互调抑制= OIP2 - ( Pin + G ) 双音调二阶互调假信号电平= 2 ( Pin + G ) - OIP2 其中G为放大器增益。 输出二阶截点值(OIP2)dBm= (输入信号的功率(Pin)-二阶互调假信号电平)+输入信号的功率(Pin) 三阶互调产物是由基波信号和其二次谐波结合的形成的。 fspur =|2f1±f2|±|f1±2f2 | …………………………⑻ 三阶互调信号的斜率3倍于基波输入功率的斜率，其大小也可由输入信号功率和输出三阶截点值确定，关系如下：双音调三阶互调抑制= 2 { OIP3 - ( Pin + G ) } 双音调三阶互调假信号电平= 3 ( Pin + G ) - 2 * OIP3 输出三阶截点值=(输入信号功率-三阶互调假信号电平)/2+输入信号功率 二、阶截点的测试： 1、用两台信号源输入，经二路合成器合成，接入放大器，再输出到频谱仪； 2、两台信号源分别设置不同的频率，相同的输出幅度（将频谱仪的测试值调到一致），记下一组值P1； 3、找到2f2-f1和2f1-f2频点，测试它们的幅度值P2，（P1—P2）/2就是放大器的三阶截点值（输出端）； 4、两个频率间隔最好小于20MHz（对于放大器，可以不作限制）； 5、输入端的三阶截点值要减去增益值； 6、信号源幅度不要太大(-20dBm左右)，或以f1、f2在频谱仪上读数为0dBm为宜； 7、频谱仪的衰减要足够大，以排除频谱仪动态不足带来的误差。 二阶截点的测试： 1、两台信号源输入，经二路合成器合成，接入放大器，再输出到频谱仪； 2、两台信号源分别设置不同的频率，相同的输出幅度（将频谱仪的测试值调到一致），记下一组值P1； 3、找到f2-f1和f1-f2频点，测试它们的幅度值P2，P1—P2就是放大器的二阶截点值（输出端）； 4、两个频率间隔最好小于20MHz（对于放大器，可以不作限制）； 5、输入端的二阶截点值要减去增益值； 6、信号源幅度不要太大(-20dBm左右)，或以f1、f2在频谱仪上读数为0dBm为宜； 7、频谱仪的衰减要足够大，以排除频谱仪动态不足带来的误差。 噪声系数的测试： 1、利用噪声测试仪的信号源输出，经探头到，噪声测试仪的测试输入端； 2、设置起始、终止频率、步进； 3、校准CAL； 4、将待测器件串接到输出端与探头间； 5、待测器件的噪声系数和增益可以直接读出；
二阶互调和三阶互调
二阶互调 x+x+45=y+95 ；x=912+(a-110*0.2) ；y=1773.2+(b-827*0.2) ；a=100～124 ；b=800～859 ；计算上述5个式子可得：2(890-0.2a)=1773.2+0.2b-165.4+50 ；计算可得：122.2=0.2a-0.4b 即2a+611＝b 然后可得对应得二阶互调频点为：100－811 ，101－813 102－815 ，103－817 。。。。。。。。。。115－841 ，116－843 。。。。。。。。。。123－857 ，124－859 （1）该频率计划是因为二阶互调所引起的。115频点的发射频率和接收频率之和等于841的下行频率1871，同时124频点的发射频率和接收频率之和等于859的下行频率1874.6，因此引起了二阶互调导致系统掉话。 （2）对于该网络的频率计划主要要考虑900/1800之间的二阶互调干扰和三阶互调干扰。二阶互调干扰： 1、二阶互调表现为fA＋/-fB=fC，对双频网可能的表现形式有： DCS1800Tx－GSM900Tx=GSM900Rx；Tx代表基站发射频率，Rx代表基站接收频率 共站时1800发射频率与900发射频率的差频不能等于GSM900的接收频率。 2、还有一种情况就是一个基站的三个小区的BCCH之间存在这样的关系也是二阶互调： BCCH(A)+BCCH(B)=2*BCCH(C) 三阶互调干扰 三阶互调表现为：fA＋fB＋fC=fD，fA－fB－fC=fD，fA＋fB－fC=fD或fA－fB＋fC=fD。对双频网前两者不可能成立，后两者其实是同一种情况。可归结为：情况1：DCS1800Tx1－DCS1800Tx2＋GSM900Tx=GSM900Rx 即：共站两1800频点发射频率的差频与GSM900频点发射频率的和不能等于GSM900的接收频率情况2：DCS1800Tx－GSM900Tx1＋GSM900Tx2= DCS1800Rx 即：共站两GSM900发射频率的差频与DCS1800发射频率的和不能等于DCS1800的接收频率。
无源互调测试仪检测方法及功能分析_JOINTCOM
无源互调测试仪检测方法 及“工兵行动”所需互调仪功能分析
目录 一. 互调仪整机性能测试 (3) 1.残余互调(自身互调)测试 (3) 2.标准件测试测试 (3) 3.总结 (4) 二. 互调仪模块性能测试 (4) 1.发射模块测试 (4) 2.接收模块测试 (4) 3.总结 (5) 三. 互调仪一致性测试 (5) 四. “工兵行动”所需互调仪功能分析 (5) 1. 中国移动需要什么样的互调仪？ (5) 2.为什么互调仪的重量要求足够轻？ (5) 3.为什么互调仪必须要测量频谱？ (6) 4.为什么国际标准EGSM便携互调仪国内不能使用？ (7)
一. 互调仪整机性能测试 互调仪由发射机和接收机组成，因此可以利用其收发特性对整机性能进行验证。整机性能测试包括两项，一项是残余互调测试，另外一项是标准件测试。 1. 残余互调(自身互调)测试 测试设备包括被测互调分析仪、低互调负载、低互调测试电缆，其连接如图1所示，仪表设置如下：两路载波输出功率为+43dBm ，互调阶数为3阶，选择扫频测试，记录整个频段范围内的互调最差点，这个值就是互调仪残余互调。 建议残余互调≤－125 dBm （－168dBc@2×43dBm ），该值越小越好。残余互调是互调仪的一项重要指标，他决定了仪表的测量范围和测量精度。根据互调测试IEC 62037相关国际标准，要求测试系统残余互调至少必被测件互调值低10dB ，也就是说残余互调为－125 dBm@2×43dBm 的互调仪，最低可以测到－115 dBm@2×43dBm 无源互调，低于－115 dBm ，测试结果不准确。反过来也可以讲，在被测件互调值确定情况下，互调仪残余互调值越低，测量结果越精确。 低互调负载 图1 残余互调测试框图 2. 标准件测试测试 低互调负载 图2 标准件测试框图 测试设备包括被测互调分析仪、标准件、低互调负载、低互调测试电缆，其连接如图2所示。标准件是一种在确定的功率(2×43dBm)下产生确定互调值（譬如-80dBm 或-100dBm 等）的设备，其外形与一般连接器相同。仪表设置如下：两路载波输出功率为+43dBm ，互调阶数为3阶，选择扫频测试，记录整个频段范围内的数据，计算其与标准（譬如-80dBm ）的差值。 建议标准件偏差在±3dB 之内，偏差值越小越好。标准件测试是另外一个整机测试指标，它用来衡量测试的准确性。与网络分析仪的测量误差(0.05dB~0.1dB)相比，±3dB 互调仪的测试偏差比较明显，这是由于互调测试的复杂性及不确定性造成。
二阶互调
二阶互调 x+x+45=y+95 ； x=912+(a-110*0.2) ； y=1773.2+(b-827*0.2) ； a=100～124 ； b=800～859 ； 计算上述5个式子可得： 2(890-0.2a)=1773.2+0.2b-165.4+50 ；计算可得： 122.2=0.2a-0.4b 即2a+611＝b 然后可得对应得二阶互调频点为： 100－811 ，101－813 102－815 ，103－817 。。。。。。。。。。 115－841 ，116－843 。。。。。。。。。。 123－857 ，124－859 （1）该频率计划是因为二阶互调所引起的。 115频点的发射频率和接收频率之和等于841的下行频率1871，同时 124频点的发射频率和接收频率之和等于859的下行频率1874.6，因此 引起了二阶互调导致系统掉话。 （2）对于该网络的频率计划主要要考虑900/1800之间的二阶互调干扰和三阶互调干扰。 二阶互调干扰： 1、二阶互调表现为fA＋/-fB=fC，对双频网可能的表现形式有： DCS1800Tx－GSM900Tx=GSM900Rx； Tx代表基站发射频率，Rx代表基站接收频率。 共站时1800发射频率与900发射频率的差频不能等于GSM900的接收频 率。 2、还有一种情况就是一个基站的三个小区的BCCH之间存在这样的关系也是二 阶互调：
BCCH(A)+BCCH(B)=2*BCCH(C) 三阶互调干扰： 三阶互调表现为： fA＋fB＋fC=fD，fA－fB－fC=fD，fA＋fB－fC=fD或fA－fB＋fC=fD。 对双频网前两者不可能成立，后两者其实是同一种情况。可归结为：情况1：DCS1800Tx1－DCS1800Tx2＋GSM900Tx=GSM900Rx 即：共站两1800频点发射频率的差频与GSM900频点发射频 率的和不能等于GSM900的接收频率 情况2：DCS1800Tx－GSM900Tx1＋GSM900Tx2= DCS1800Rx 即：共站两GSM900发射频率的差频与DCS1800发射频率的 和不能等于DCS1800的接收频率。
三阶互调截取点测量提示和技巧
三阶互调截取点测量提示和技巧 确保下一个高线性度IP3 测量的精度工程师们常常需要进行三阶互调截取 点（IP3）测量来更好地了解被测器件的线性度。在大功率水平下进行IP3 测量（+40 dBm 或更高）是最困难的测量任务之一。其中一个原因是：为了实现精确的测量，信号源和信号分析仪的三阶失真分量必须低于被测器件（DUT）所 产生的失真分量（最好低于20 dB）。鉴于高线性度IP3 测量的难度，下述技术可以帮助您确保测量精度。 在进行IP3 测量时，您可以从产生高线性度双音源开始。虽然多音模式矢量 信号发生器也可以产生双音信号，然而对于要求最严格的IP3 测量来说，此解 决方案通常没有足够好的防失真性能。产生干净的双音信号的最佳方法是使用 两个信号发生器并用合成器将其合成。这里，信号源隔离是IP3 测量获得成功 的关键。如果没有足够好的信号源隔离，那么其中一个源发出的FR 能量会泄 漏到另一个源中。 信号源隔离的重要性您可以采用若干种方法合成两个信号源的信号，产生达 到IP3 测量要求的隔离。一个明显要求是选择具有最佳端口-端口隔离的合成器。一般来说，纯粹电阻性分路器/合成器仅能实现6-12 dB 的隔离。与此对照，Wilkinson 功率合成器常常能够实现最优隔离通常达到20 dB 或更低。 除了正确选择功率合成器之外，您还可以对两个信号源进行隔离。一种最简 单的方法是使用隔离器或者定向耦合器。耦合器和隔离器通常提供30 dB 或更高的方向性。除了Wilkinson 功率合成器之外，两个信号源均采用定向耦合器 的配置还使信号源之间的隔离优于50 dB。 在获得正确配置的双音源信号之后，下一步是分析激励信号的互调分量，以 验证互调失真（IMD）是否足够低。在使用RF 信号分析仪时，挤出动态范围
无源互调测试流程和方法_V1
无源互调测试流程和方法 罗森伯格亚太电子有限公司 2011年5月
目录 1.0 无源互调简介 (1) 2.0 PIM 测试仪 (1) 3.0 PIM的单位 (2) 4.0 PIM测试指导 (2) 4.1 RF安全 (2) 4.2 RF连接器的维护 (2) 4.3 外部PIM信号源 (3) 4.4 测试精确性 (3) 4.5 测试系统搭建以及PIM测试基准的现场核查 (3) 5.0 验收标准 (3) 6.0 器件测试 (4) 6.1 天线产品PIM测试 (4) 6.2 多端口器件的PIM测试 (5) 6.2.1 电缆组件（二端口） (5) 6.2.2 功分器和合路器（三端口或多端口） (5) 6.2.3 天线共用器和多频合路器（三端口） (6) 6.2.4 塔顶放大器（TMA）的PIM测试 (6) 6.2.4.1 Duplexing TMA (6) 6.2.4.2 Dual-Duplexing TMA (6) 6.2.5 带RRH的系统PIM测试 (7) 7.0 互调仪参数设置 (8)
1.0无源互调简介 无源互调（PIM）是两个或更多不同频率的信号混合输入到无源器件中，由于连接点或材料的非线性，而产生的失真信号。干扰的产生和本地下行频点相关，可以导致在多系统共享基础设施时，上行频段噪声上升。PIM对网络质量的影响是非常严重的，特别是UMTS或LTE这种宽频系统。PIM 干扰会导致接收机灵敏度下降，掉 话率增加，接入失败率提高，过早 切换，降低数据传输速率，并降低 系统的覆盖范围和容量。 RF路径中的任何组件都可能 产生PIM干扰，包括天线，TMAs， 天线共用器，双工器，避雷器，电 缆和连接器。此外，当天线系统大 功率辐射时，松动的机械连接和生 锈的表面，也会产生PIM干扰。2.0PIM 测试仪 PIM测试仪是将两路高功率信号输入到被测件中。如果被测件中有非线性连接，就会产生互调信号。测试信号将被负载吸收，或是被天线发射到自由空间。互调信号会在各个方向进行传输。在同轴系统中，互调信号不仅会朝着负载或天线 的方向传输，也会朝着PIM测试仪的方向传 输。落在系统Rx频段的互调信号会通过双工 器传输到接收机上。这个小信号会通过滤波器 和低噪放，然后到达测试仪的接收机。 这种互调测试方式被称为反射式测试。精 确的测试的难点在于在一个发射大功率信号 的系统里去检测一个非常小的信号。IEC 62037 [3]对互调测试给出了更为详细的定义。 当使用负载去吸收通过被测的传输器件的发 射信号时，这个负载必须是“低互调”（LOW PIM）的。如果负载含有能产生高互调信号的 因素时，即使被测件没有产生互调信号，PIM测试仪也无法分辨互调信号是负载产生的还是被测件产生的，就会造成测试失败。需要注意的是，VSWR扫频测试的负载，是不能用于互调测试的。这类精密负载的设计，没有考虑承受互调测试的高功率信号，一旦使用，将会造成永久性损坏。 PIM测试仪的自身互调信号（残留PIM）应进行现场验证，并保证在一定的电平之下。测试系统的残留PIM信号（包括测试仪表、负载、，测试线缆、转接器）应进行现场验证，以确保之前的使用没有造成损坏。
三阶互调的计算及IP3测试原理和方法详细教程
三阶互调的计算及IP3测试原理和方法详细教程 三阶交截点（IP3）是衡量通信系统线性度的一个重要指标，他反映了系统受到强信号干扰时互调失真的大小。当系统的IP3较高时，要精确测试IP3 会比较困难，因为测试环境中各种因素（如测试配件的隔离度、线性度和匹配性等）都容易影响高IP3的测试。下面将简略介绍IP3的测试原理，详细分析高IP3的测试方法。 1IP3测试原理在无线通信设备中，器件（如放大器、混频器、调制/解调器等）的非线性通常会使同时侵入2个或多个强干扰信号发生相互调制，并产生新的频率成分，这种现象称为互调。互调干扰不仅能降低有用信号的功率，引起信号失真，降低系统选择性，还能破坏邻近信道的性能。因此，互调性能是系统常检指标，通常用IP3来表示。 IP3是工作频率信号在理想线性系统中的输出信号与三阶互调分量幅值相等时的交点，是一个固定点。如图1所示［1］。该点是虚交点，实际系统中无法直接测出，但可以通过相关的测量值计算出来。下面将简单介绍IP3计算式的原理。 虽然侵入系统的强信号可能有2个或2个以上，但为了测试的方便，假设只有2个强的等幅单音信号侵入了系统。若用一个幂级数来表示器件的非线性作用，并假设单音信号的频率分别为f1和f2，那么不难推出三阶互调分量的频率为（2f1－f2）或（2f2－f1）。IP3（IIP3，OIP3）的计算式为［2］： 其中：IIP3为输入IP3，是IP3的横坐标； OIP3为输出IP3，是IP3的纵坐标； Pin为单音信号的输入功率电平； Pout为单音信号的输出功率电平； G为被测件（Device Under Test - DUT）的小信号增益。 IMD3为三阶互调失真，他等于干扰信号的输出功率电平减去三阶互调量功率电平的值，即：
紫光互调仪测试方法
1、红星路测试 测试设备自带负载： 负载1（编号：01121501211022806） IM ORDER 3: -125.5dBm IM ORDER 5: -137dBm 负载2（编号：01121501211022809） IM ORDER 3: -126.1dBm IM ORDER 5: -133dBm 测试设备自带线： IM ORDER 3: -120.5dBm IM ORDER 5: -133.2dBm ①1小区测试： ●将1端口天馈线接入互调仪后，可通过互调仪窄带（890-910MHz）频谱功能 得到该小区上行平均干扰电平，频谱图如下： 图1-1：红星路1小区1端口测试频谱图 ●1端口天馈系统反射互调PIM测试图：
图1-2：红星路1小区1端口IM ORDER 3 将2端口天馈线接入互调仪后，可通过互调仪窄带（890-910MHz）频谱功能
得到该小区上行平均干扰电平，频谱图如下： 图1-4：红星路1小区2端口测试频谱图 2端口天馈系统反射互调PIM测试图：
图1-5：红星路1小区2端口 IM ORDER 3 图1-6：红星路1小区2端口IM ORDER 5 ②2小区测试： 将1端口天馈线接入互调仪后，可通过互调仪窄带（890-910MHz）频谱功能得到该小区上行平均干扰电平，频谱图如下：
图1-7：红星路2小区1端口测试频谱图 1端口天馈系统反射互调PIM测试图： 图1-8：红星路2小区1端口IM ORDER 3
图1-9：红星路2小区1端口IM ORDER 5 2端口天馈系统反射互调PIM测试图： 图1-10：红星路2小区2端口IM ORDER 3 图1-11：红星路2小区2端口IM ORDER 5
三阶互调
三阶互调 （Third Order Intermodulation 或3rd Order IMD）是指当两个信号在一个线性系统中，由于非线性因素存在使一个信号的二次谐波与另一个信号的基波产生差拍（混频）后所产生的寄生信号。由于一个信号是二次谐波（二阶信号），另一个信号是基波信号（一阶信号），他们俩的合称为三阶信号。又因为是这两个信号的相互调制而产生差拍信号，所以这个新产生的信号称为三阶互调失真信号。产生这个信号的过程称为三阶互调失真。他所表明的是确切含义是，一个线性系统所包含的非线性系数的大小. 公式 三阶互调公式：f1+f2-f3，2f1-f2，2f2-f1 三阶互调是指当两个信号在一个线性系统中，由于非线性因素存在使一个信号的二次谐波与另一个信号的基波产生差拍（混频）后所产生的寄生信号。比如F1的二次谐波是2F1，他与F2产生了寄生信号2F1-F2。由于一个信号是二次谐波（二阶信号），另一个信号是基波信号（一阶信号），他们俩合成为三阶信号,其中2F1-F2被称为三阶互调信号，它是在调制过程中产生的。又因为是这两个信号的相互调制而产生差拍信号，所以这个新产生的信号称为三阶互调失真信号。产生这个信号的过程称为三阶互调失真。由于F2，F1信号比较接近，也造成2F1-F2，2F2-F1会干扰到原来的基带信号F1，F2。这就是三阶互调干扰。既然会出现三阶，当然也有更高阶的互调，这些信号不也干扰原来的基带信号么？其实因为产生的互调阶数越高信号强度就越弱，所以三阶互调是主要的干扰，考虑的比较多。不管是有源还是无源器件，如放大器、混频器和滤波器等都会产生三次互调产物。这些互调产物会降低许多通信系统的性能。 1、三阶互调的产生 三阶互调是指当两个信号在一个线性系统中，由于非线性因素存在使一个信号的二次谐波与另一个信号混频后所产生的寄生信号。比如F1的二次谐波是2F1，他与F2产生了寄生信号2F1-F2和2F2-F1。由于一个信号是二次谐波（二阶信号），另一个信号是基波信号（一阶信号），所以称之为三阶互调。 由于F2，F1信号一般比较接近，也造成2F1-F2，2F2-F1会干扰到其它基站的信号，这就是三阶互调干扰。 2、三阶互调的影响 假如某基站输出的互调干扰为-36dBm（满足无委指标），互调信号和有用信号一起通
互调干扰测试仪使用手册
互调干扰测试仪使用手册 一：天馈系统互调测试 天馈系统互调测试主要是为了检查基站小区上行干扰情况，反射式互调由天馈系统中的跳线、馈线连接器、馈线以及天线中最差的组件决定；在进行互调排查时可以使用低互调负载分段连接定位故障。 二：测试界面 1：三阶、五阶操作界面
2：干扰小区扫频操作界面 三：测试操作步骤 1：扫频测试步骤 a：点击SPRCTRUM进入干扰小区的扫频测试界面，如上图所示。 b：点击START和STOP分别设定值为885和910，其次点击NEXT,进入下页，如下图所示页面，可以看到MARKERSELECT和ENTER两个键。
选中MARKER SELECT，选择marker1，然后点击ENTER健，键入需标记的第一个频点值，以移动的上行频段为例，在此键入890MHZ，然后再次点击MARKER SELECT，选择marker2，然后点击ENTER健入需标记的第二个频点值，以移动的上行频段为例，在此键入909MHZ，最终示意图如下： 2：三阶、五阶操作步骤：
a：首先打开PIM界面，如上图所示 b：点击SETTING设置采样点数，由6修改为10，这样能够使得测试更精确；将界面左上角的dBc修改为dBm；后边的互调设置是根据测试情况而定，如果测试三阶，将-130修改为-80，如果测试五阶，将-130修改为-100. c：界面设置完毕后，点击START进行测试。测试结束后，如果实际测试值小于三阶或者五阶的设定值就算通过。反之，没有通过。
四：分段测试器件互调与故障定位 1：故障定位图 备注：上图是测试五阶的互调与故障定位，如果测试三阶，上图的-100dBm改为-80dBm即可。 2：事例说明 在进行互调排查时可使用低互调负载分段式连接定位故障器件，天馈系统各组件分段测试表格如下：
互调失真及测试原理与方法
互调失真及测试原理与方法 当音频放大电路放大输入频率为F的音频信号时，如果有下列两个干扰信号同时作用于放大电路输入端： U f1=U f1cos2πF1t U f2=U f2cos2πF2t 那么，由于元器件特性的非线性，就会引起这两个信号之间的互相作用，产生出一种与有用信号频率相近的新生干扰信号。这时，经音频放大电路听到的除了有用信号的声音外，还同时夹杂着哨叫声和杂乱的干扰声。这种由于干扰之间互相调制作用对有用信号引起的失真称为互调失真(Intermodulation Distortion)或互调干扰。 互调失真的测量技术中使用的激励信号都不止单个简单的正弦信号。专业音响、广播和消费类音响等领域，用两个正弦波作为激励信号来进行互调失真的测量。因为任意两个频率分别为F1和F2的正弦信号作用于非线性器件时，就会产生出原有的两个正弦波再加上无数个互调失真项，即无数个组合频率分量，如下式： mF1±nF2 其中m、n为任意正整数。任意特定的互调失真（IMD）项的阶数即m与n的和。下面列出一些互调失真项的阶数： F1-F2 2阶（偶次） F1+F2 2阶（偶次） 2F1-F2 3阶（奇次） F1-2F2 3阶（奇次） 2F1+F2 3阶（奇次） 3F1-F2 4阶（偶次） 3F1+2F2 5阶（奇次） ...... 上面的“奇次”和“偶次”指的是m+n是奇数还是偶数。 互调失真的测量方法实际上是对谐波电压分量的测量，其公式为： f1为高音频，f2为低音频。 SMPTE (Society of Motion Picture and Television Engineers）RP120-1983标准和DIN (Deutsches Institut fur Normung e.V.）DIN45403标准是最普通的两种互调失真测量标准。因为越是复杂的测试信号就越接近于模拟实际的节目源。而SMPTE和DIN互调失真测试高幅低频音频信号与低幅高频音频信号的频谱关系类似于音乐和声音的频谱分布。两者均规定用两个正弦波测试信号，一个是低频率高幅度信号，另一个是高频率信号但幅度是低频率信号的四分之一。SMPTE标准规定信号频率分别为60Hz和7kHz。而DIN标准规定了几种可选择的高、低频频率，250Hz和8kHz是其中最常用的一组频率。有时也要用到其它类似于SMPTE和DIN标准的信号，如70Hz和7kHz信号。 当上述的双音频测试信号作用于非线性器件时，在高音频周围就会产生边带分量群。高音频和第一对边带（二阶边带，F1±F2）之间相差正好是低音频的频率值，第二对边带（三阶边带，F1±2F2）与高频之间相差正好是低音频频率值的两倍等等，如下图：
IMD三阶互调失真分析
由二个频率产生的三阶互调失真是现代通信系统中普遍存在的问题。当系统中二个（或更多）的载频信号通过一个无源器件，如天线、电缆、滤波器和双工器时，由于其机械接触的不可靠，虚焊和表面氧化等原因，在不同材料的连接处会产生非线性因素，这就像混频二极管。二个载频信号（F1和F2）及其二次谐波（2F1和2F2）所进一步产生的最大互调产物就是三阶互调失真（2F1-F2和2F2-F1）。三阶互调产物（IM3）的典型指标是当二个+43dBm 的载频信号同时加到被测器件（DUT）时，其产生的IM3值不大于-110dBm，也就是-153dBc。 二阶互调失真会降低通信系统的性能。发射信号中过大的三阶互调产物会干扰其它的接收机，最终造成接收机无法正常工作。通常，设计者较为关心有源器件的互调测试。但是随着通信系统的发展和系统质量的提高，对无源互调的测量也越来越重视了。 WCDMA系统的无源互调 在GSM900/1800和800MHzCDMA通信系统中，由发射频段产生的三阶互调产物会落入到它们各自的接收频段。而WCDMA频段则不同，其发射频段（2110MHz～2170MHz）产生的三阶互调产物不会落入到其自身的接收频段 （1920MHz～1980MHz），而会落到发射频段。通过以下数学计算可以来验证这个现象。 三阶互调产物FIM3=2F1-F2，其中F1=[2110、2170]，F2=[2110、2170]。要证明FIM3≠[1920、1980]，只要求出FIM3的取值范围，再看这个集合与[1920、1980]是否有交集即可。 要求FIM3的取值范围，关键要求出其最小值FIM3(min)和最大值FIM3(max)： FIM3(min)=2F1min-F2max=2×2110-2170=2050；FIM3(max)=2F1max-F2min=2×2170-2110=2230。可见，FIM3=[2050、2230]与[1920、1980]无相交部分，也就是说FIM3≠[1920、1980]。 通过计算工具也可以表征WCDMA频段三阶互调的变化趋势，这种变化趋势与上述计算结果是一致的，见图1所示。
三阶互调失真的测量
三阶互调失真的测量 来源：未知作者：chactor时间：2009-08-16 11:26浏览：293【大中小】内容提要： 三阶互调失真（IMD）是由通信系统中的非线性因素而产生的，它将对其它通信系统产生严重的干扰。在本文中，介绍了三阶互调产生的原因；并简要介绍了测试方法和所需设备。 为什么要测量三阶互调失真： 由二个频率而产生的三阶互调失真是窄带通信系统中普遍存在的问题。当系统中存在二个（或更多）的信号时，通常会产生很强的互调产物。二个信号（f1 和f2）的二次谐波（2f1 和2f2）会进一步产生互调失真，其最大的互调产物就是三阶互调（2f1 -f2 和2f2 -f1）。不管是有源还是无源器件，如放大器、混频器和滤波器等都会产生三次互调产物。这些互调产物会降低许多通信系统的性能。发射信号中过大的三阶互调（IMD）产物会干扰其它的接收机，最终造成接收机无法正常工作。 测试方框图： 三阶互调失真的测试可以按照图一的方法进行。
所需的设备： 一、2 台射频信号源：提供2 个射频信号，同时加到被测器件。 二、2 个LPF 和一个BPF：保证信号源输出频谱的纯净。 三、1 个功率合成器：将二个信号合成一路，如果采用Splitter，还需要外加2 个6dB 衰减器以增加隔离度。 四、被测器件：放大器、滤波器等有源或无源器件。 五、1 个大功率衰减器：衰减放大器的输出信号，自身需考虑低互调。 六、1 个手动步进衰减器：调节输入到频谱分析仪的输入电平，对测试结果进行精确分析。 七、1 个隔直流器（需要时）：防止放大器中的直流信号串入频率分析仪，保护频谱分析仪。 八、1 台频谱分析仪：观察互调失真产物。 九、低互调测试电缆和射频转接器套件：连接测试系统。 测试步骤（以CDMA 直放站为例）： 一、按图一所示连接系统。 二、将信号源1 的频率设为直放站的中心频率f1，将信号源2 的频率设为f2 = f1 + 1.23MHz。频率间隔一般为一个信道的间隔。 三、将直放站的增益设为设计最大值。 四、同时调节信号源1 和信号源2 的输出电平（相等），使直放站的输出功率最大。 五、用频谱分析仪观察输出频谱，如图二所示，其带内互调产物应满足相应标准的要求。
有关三阶交调 互调
如何理解三阶互调干扰我们知道任何一个线性系统都存在非线性系数。三阶互调是指当两个信号在一个线性系统中，由于非线性因素存在使一个信号的二次谐波与另一个信号的基波产生差拍（混频）后所产生的寄生信号。比如F1的二次谐波是2F1，他与F2产生了寄生信号2F1-F2。由于一个信号是二次谐波（二阶信号），另一个信号是基波信号（一阶信号），他们俩合成为三阶信号, 其中2F1-F2被称为三阶互调信号，它是在调制过程中产生的。又因为是这两个信号的相互调制而产生差拍信号，所以这个新产生的信号称为三阶互调失真信号。产生这个信号的过程称为三阶互调失真。由于F2，F1信号一般比较接近，也造成2F1-F2，2F2-F1会干扰到原来的基带信号F1，F2。这就是三阶互调干扰。但你也可以想，既然会出现三阶，当然也有更高阶的互调，这些信号不也干扰原来的基带信号么？其实因为产生的互调阶数越高信号强度就越弱，所以三阶互调是主要的干扰，考虑的比较多。不管是有源还是无源器件，如放大器、混频器和滤波器等都会产生三次互调产物。这些互调产物会降低许多通信系统的性能. 他所表明的是确切含义是，一个线性系统所包含的非线性系数的大小。这个指标对于大动态放大器是一个非常重要的技术指标。测试这项指标使用的测试仪器主要是频谱分析仪。对于不同指标要求的三阶互调失真，需使用不同性能的频谱分析仪，对三阶互调失真要求越高，对频谱分析仪的要求就越高。一般在60-70dB的三阶互调失真，用Agilent的8591就可以了。 三阶交调比(dB)的算法 1.计算公式：IP3＝三阶交调比(dB)/2(dB/dBm) + 输入电平dBm 2.例子：IP3 = 85dB/2 + (-10) = 32.5dB IP3 = 65dB/2 + (0) = 32.5dB 3. 预测练习：当双音输入电平为－30dBm，试预测三阶交调比（抑制度）为多少？ 三阶交调比＝2(Ip3－输入电平)＝2［32.5－(－30)］＝2(62.5)＝125dB
互调测量
3.5 移动通信天线互调的测量 3.5.1无源互调概念 当有多个不同频率的信号加到非线性器件上时，非线性变换将产生许多组合频率信号，其中的一部分可能落到接收机通带内，成为对有用信号的干扰，称为互调干扰。 随着移动通信的高功率多通道的发展，一种新的电磁干扰源-无源互调（PIM）已作为天线的重要性能指标出现。天线中互调产生的成因主要是天线使用了铁质材料，由于磁滞的关系它属非线性；另外所用材料不纯、电镀问题、连接件接触表面与触点之间压力问题等。 天线的互调主要是三阶互调的影响，该干扰信号使得移动通信基站的覆盖范围减小、通信信号丢失、语音质量下降、系统容量受限等 具有两个载波信号的互调失真频率 两个载波信号经过非线性网络，产生如下互调失真频率： 图3.5.1互调失真频率示意图 移动通信GSM系统实例：3阶互调失真信号 f1=935MHz f2=960MHz 2f1- f2=(935*2)-960=1870-960=910MHz 2f2- f1=(960*2)-935=1920-935=985MHz 由此可见，在双频大功率情况下工作的基站天线，由于天线结构的不良现象，就会使3阶互调失真信号落在接收机带宽内，对通信网络造成干扰。3阶互调失真也就成了移动通信基站天线必测的主要指标之一 3.5.2 天线互调测试设备 SummiteK SI系列互调分析仪是较为广泛使用的天线互调测试设备，它采用
通过式和反射法来测量无源器件（天线、电缆接头等）的互调失真。SI系列产品SI-800A/B, SI-900A/B, SI-1800A/B, SI-1900A/B, 或SI-2000B(目前SUMMITEK公司的最新产品是E系列和D系列；而且已经可以分体组合各个频段：700 / 800 / 900 / 1800 / 1900 / 2000 / 2600 / 3500MHz 覆盖了2G, 3G, 4G以及蓝牙等各通信频段)几乎覆盖了移动通信全频段，基本满足测试要求。 在对天线测试时应使用对应频段的无源互调仪进行测试。由以上主机配备SI-100A 电源、控制器、显示器、打印机等组成互调测试系统。 1.主要技术指标 主机频段划见表3.2表主机频段划分（更新如下图） （1）发射机： * 发射功率：+20(+43dbm) * 频率增量：200KHz； * 频率精度典型值+/-2～5ppm * 反向功率保护：典型值65W （2）接收机（端口1，2）： * 噪声电平：-140dbm; * 动态范围：75db； * 典型测量间隔时间：分三档：200ms 400ms 800ms