盧錦君 凌文基

摘? ?要：當(dāng)無源器件中出現(xiàn)多個(gè)信號(hào)頻率時(shí)，由于器件存在非線性，信號(hào)之間無源互調(diào)干擾源必然出現(xiàn)。多個(gè)信號(hào)多個(gè)載波通過無源器件傳輸，合成信號(hào)中會(huì)產(chǎn)生互調(diào)產(chǎn)物，此互調(diào)產(chǎn)物一旦落入接收通道，就會(huì)成為接收系統(tǒng)中的寄生干擾之一。文章針對(duì)通信系統(tǒng)中多通道無源互調(diào)干擾成因、現(xiàn)象、解決手段進(jìn)行重點(diǎn)剖析、研究。

關(guān)鍵詞：多個(gè)信號(hào);互調(diào)干擾;共享室分

1? ? 互調(diào)產(chǎn)物產(chǎn)生原理及規(guī)律

無源互調(diào)（Passive Inter Modulation，PIM）是由通信及電子系統(tǒng)中各種各樣的無源器件非線性特性引起的。在大功率、多信道系統(tǒng)中，這些非線性的無源器件會(huì)產(chǎn)生相對(duì)于工作頻率更高頻次的諧波，而這些諧波又會(huì)和工作頻率混合在一起產(chǎn)生一組新的頻率組合，其最終后果是產(chǎn)生一組無用的頻譜成份或雜散頻譜信號(hào)從而影響通信系統(tǒng)的正常工作。對(duì)于一個(gè)線性的系統(tǒng)而言，輸入幾個(gè)信號(hào)，輸出也是幾個(gè)信號(hào)，不會(huì)有新的頻率分量出現(xiàn);但若系統(tǒng)存在非線性，則輸入信號(hào)混合后在系統(tǒng)內(nèi)會(huì)產(chǎn)生新的頻率分量，從而產(chǎn)生雜散信號(hào)，產(chǎn)生的這種新頻率分量就叫作互調(diào)產(chǎn)物。

如圖1所示，比如輸入f1和f2兩個(gè)信號(hào)，若通道是非線性，則在通道內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生出類似2*f1-f2，2*f2-f1這兩個(gè)三階互調(diào)產(chǎn)物和3*f1-2*f2，3*f2-2*f1這兩個(gè)五階互調(diào)點(diǎn)，依此類推即m*f2-n*f1的階數(shù)就是m+n階。

互調(diào)除了產(chǎn)生新的頻率分量，還會(huì)導(dǎo)致信號(hào)的頻譜寬度加寬。如圖2所示，載頻f1：BW=5 MHz，載頻f2按照單音計(jì)算，其三階互調(diào)產(chǎn)物的帶寬為：低頻（2*f1-f2）：2*BW+1*0= 10 MHz，高頻（2*f2-f1）：2*0+1*BW=5 MHz其五階互調(diào)產(chǎn)物的帶寬為：低頻（3* f1-2f2）：3*BW+2*0=15 MHz，高頻（3*f2-2f1）：3*0+2*BW=10 MHz。

即使只有1個(gè)載波，三階、五階或更高階次的互調(diào)產(chǎn)物同樣有帶寬展寬效應(yīng)。經(jīng)過研究分析和大量實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)互調(diào)產(chǎn)物主要有如下幾個(gè)規(guī)律：

（1）互調(diào)產(chǎn)物的大小跟天饋的互調(diào)抑制度關(guān)系最大，互調(diào)抑制度越差，互調(diào)產(chǎn)物就會(huì)越大;互調(diào)抑制度越好，互調(diào)產(chǎn)物就會(huì)越小，成同向比例關(guān)系。

（2）互調(diào)產(chǎn)物的大小還和輸入信號(hào)的功率密切相關(guān)，理論分析輸入信號(hào)每增加1 dB，三階互調(diào)增加3 dB，實(shí)際系統(tǒng)和理想系統(tǒng)雖有差別，但實(shí)際上功率每增加1 dB三階互調(diào)產(chǎn)物基本增加在2～3 dB之間不會(huì)改變。也就是說在相同的互調(diào)抑制度情況下，輸入功率越大，互調(diào)產(chǎn)物越大，且互調(diào)產(chǎn)物增長(zhǎng)的速度超過了輸入信號(hào)功率增長(zhǎng)的速度，兩者也成正比關(guān)系。

（3）互調(diào)產(chǎn)物的階數(shù)越高幅度越小，即IM3>IM5>IM7，依此類推，但沒有定量關(guān)系。

（4）互調(diào)產(chǎn)物的帶寬會(huì)被展寬，n階互調(diào)產(chǎn)物的帶寬會(huì)被擴(kuò)大寬度為輸入信號(hào)帶寬的n倍。如2個(gè)等帶寬的信號(hào)，三階互調(diào)產(chǎn)物的帶寬會(huì)被展寬為3倍，五階互調(diào)產(chǎn)物的帶寬會(huì)被展寬5倍，依此類推若信號(hào)帶寬10 M，三階互調(diào)產(chǎn)物展寬就為30 M，五階互調(diào)產(chǎn)物展寬就為50 M[1]。

2? ? 互調(diào)干擾對(duì)網(wǎng)絡(luò)的影響

互調(diào)產(chǎn)物一般在發(fā)射系統(tǒng)中檢測(cè)不到，由于它們遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于熱噪聲電平，不會(huì)影響發(fā)射信號(hào)的質(zhì)量，但是這些微弱的互調(diào)產(chǎn)物一旦被耦合到接收信號(hào)機(jī)中且落入接收頻段，導(dǎo)致上行干擾帶抬升或?qū)拵Ы邮湛偣β剩≧eceived Total Wideband Power，RTWP）抬升，就形成一個(gè)互調(diào)干擾信號(hào)源，互調(diào)干擾會(huì)導(dǎo)致信號(hào)丟失造成虛假信道繁忙，同時(shí)，語音質(zhì)量大幅下降，系統(tǒng)容量大量受限，整個(gè)通信系統(tǒng)的正常工作受到不同程度影響，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)處于癱瘓或者無法使用狀態(tài)。

在現(xiàn)行的頻率規(guī)劃方案下，三階和五階互調(diào)干擾將對(duì)全球移動(dòng)通信系統(tǒng)（Global System for Mobile Communications，GSM）產(chǎn)生較嚴(yán)重的影響。無三階、五階互調(diào)干擾落在接收頻帶內(nèi)的，接收機(jī)信號(hào)內(nèi)僅有正常的底噪，無明顯質(zhì)量惡化情況;有三階、五階互調(diào)干擾落在接收頻帶內(nèi)的，受干擾的上行頻段內(nèi)底噪整體上升，網(wǎng)絡(luò)的干擾指標(biāo)迅速惡化，網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量明顯下降。

分析多通道合路天饋無源互調(diào)在1 700～2 600各個(gè)頻段的三階、五階互調(diào)的影響分布，聯(lián)通高頻、電信高頻和移動(dòng)FDD深受三階、五階互調(diào)影響，結(jié)合工程實(shí)際應(yīng)用，也出現(xiàn)了這種現(xiàn)象，特別是以地鐵共享室分為背景的多頻段匯入配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)（Distribution Automation System，DAS）尤其明顯。

3? ? 減小無源互調(diào)干擾的措施

常見天饋組件的IM3指標(biāo)一般都在﹣150 dBc～﹣160 dBc @2*43 dBm之間，考慮到工程安裝中環(huán)境因素的制約、在使用過程中的正常老化，天饋系統(tǒng)的互調(diào)抑制度指標(biāo)必然差于天饋組件的互調(diào)抑制度指標(biāo)。由于室分系統(tǒng)大量使用N頭部件，互調(diào)抑制度會(huì)有所下降，且大量國(guó)內(nèi)的室分部件廠家的器件產(chǎn)品書中不提供互調(diào)抑制度規(guī)格，性能沒有保證。但是，所有的器件均有無源互調(diào)，無源互調(diào)產(chǎn)物具有不可消滅性，是器件非線性的電壓—電流特性，導(dǎo)體導(dǎo)電電阻的非線性導(dǎo)致了PIM，且無源互調(diào)隨時(shí)間變化，隨功率變化，且方向非單一。現(xiàn)階段共享室分中互調(diào)干擾是最為常見的故障，只能通過壓降互調(diào)產(chǎn)物或規(guī)避互調(diào)產(chǎn)物，從而減小無源互調(diào)對(duì)系統(tǒng)的干擾，在此過程中以下幾個(gè)措施必不可少：

（1）在設(shè)計(jì)階段，根據(jù)運(yùn)營(yíng)商提出的系統(tǒng)和頻率需求，進(jìn)行干擾分析，采用上下行分纜和頻率避讓制定相應(yīng)的技術(shù)方案，從源頭上盡可能規(guī)避頻率干擾。

（2）在產(chǎn)品選型上，由于共享室分多系統(tǒng)合路，系統(tǒng)集成度高，建議選用高品質(zhì)器件，低互調(diào)產(chǎn)品。產(chǎn)品必須經(jīng)過了嚴(yán)格的入網(wǎng)檢測(cè)才能上線，同時(shí)，需要執(zhí)行嚴(yán)格的到貨檢測(cè)，堅(jiān)決杜絕“偷工減料”的產(chǎn)品帶病入網(wǎng)。

（3）在工程建設(shè)過程中，各個(gè)節(jié)點(diǎn)連接工藝、饋線彎曲半徑、器件擺放穩(wěn)固性等細(xì)微之處往往是影響室分互調(diào)指標(biāo)、造成頻率干擾的源頭。因此，施工工藝要和產(chǎn)品指標(biāo)相匹配，需要加強(qiáng)施工和驗(yàn)收管理，按照專業(yè)程序，采用專業(yè)工具施工、專業(yè)儀表驗(yàn)收。如接頭制作時(shí)，線纜的截面需要打磨和做倒角處理，保持平整光滑、沒有毛刺，使用定長(zhǎng)跳線、接頭做絕緣處理等。

（4）在設(shè)備開通調(diào)測(cè)過程中，根據(jù)互調(diào)產(chǎn)物對(duì)發(fā)射功率很敏感的特性，發(fā)射功率越大則互調(diào)產(chǎn)物電平越大、發(fā)射功率越小則互調(diào)產(chǎn)物電平越小原理，我們可以結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際覆蓋情況和指標(biāo)，適當(dāng)降低干擾發(fā)生源的發(fā)射功率，從而減少互調(diào)產(chǎn)物電平，間接地降低互調(diào)干擾影響。

（5）在網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方面，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際覆蓋情況和指標(biāo)進(jìn)行頻點(diǎn)優(yōu)化，避開互調(diào)點(diǎn)剛好擊中接收頻點(diǎn)的配置。對(duì)于負(fù)載率不高的小區(qū)，可通過減小每個(gè)天饋通道里的載波個(gè)數(shù)降低互調(diào)產(chǎn)物的電平大小，若減小載波個(gè)數(shù)后出現(xiàn)擁塞，可以開啟半速率。

4? ? 結(jié)語

本文在地鐵室分共建共享通信項(xiàng)目基礎(chǔ)上，進(jìn)行全面分析和研究，系統(tǒng)總結(jié)出共享室分系統(tǒng)的無源互調(diào)的產(chǎn)生原理、不良影響和減小措施辦法，從而不斷提高了共享室分系統(tǒng)質(zhì)量與用戶感受。

[參考文獻(xiàn)]

[1]張世全.無源互調(diào)干擾導(dǎo)論[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2014.

Abstract：When multiple signal frequencies occur in passive devices， PIM interference sources must occur between signals due to non-linearity of devices. Multiple signals and multiple carriers are transmitted through passive devices， and intermodulation products will be generated in the combined signals. Once the intermodulation product falls into the receiving channel， it will become one of the parasitic interference in the receiving system. This paper mainly analyzes the causes， phenomena and solutions of multi-channel PIM interference in communication system.

Key words：multiple signals; intermodulation interference; shared chamber division