無源互調(diào)（PIM）影響因素及常見問題（一）

隨著通信技術(shù)的快速發(fā)展，特別是5G天線，通信頻率的增高，以及語音和數(shù)據(jù)信號(hào)容量的增加，之前對信號(hào)產(chǎn)生影響較小的因素也被越來越重視起來，無源互調(diào)就是其中之一。

1什么是無源互調(diào)（PIM）

無源互調(diào)（Passive Inter-Modulatio）又稱無源交調(diào)、互調(diào)失真等，是由射頻系統(tǒng)中各種無源器件產(chǎn)生的，只要一個(gè)射頻導(dǎo)體中存在兩個(gè)或兩個(gè)以上的RF信號(hào)，就會(huì)產(chǎn)生互調(diào)，產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)新的頻率，這些新產(chǎn)生的頻率與工作頻率混合在一起就會(huì)影響到通信系統(tǒng)。

無源互調(diào)值非常小，一個(gè)典型的無源互調(diào)指標(biāo)是在二個(gè)+43dBm的載頻功率同時(shí)作用到被測器件（DUT）時(shí)，DUT產(chǎn)生-110dBm（絕對值）的無源互調(diào)失真，其相對值為-153dBc,相當(dāng)于一根頭發(fā)絲的直徑對比地球到太陽之間的距離。因此測試非常因難，大多采用IEC推薦的正向和反射互調(diào)產(chǎn)物的測量方法。

2無源互調(diào)的來源

PIM可以發(fā)生在任何兩種不同金屬的連接點(diǎn)或接口處，例如連接器和電纜組件的連接處，天線和天線饋源的連接處。接觸不良的連接器，內(nèi)部生銹或氧化的連接器也可能會(huì)導(dǎo)致PIM。PCB材料也可能是PIM的來源，它可能來自于材料本身，也可能來自饋電點(diǎn)。

3無源互調(diào)分類

（1）正向互調(diào)

正向互調(diào)也被稱為傳輸互調(diào)，其定義是當(dāng)兩個(gè)載頻同時(shí)輸入到一個(gè)雙端口(或多端口）器件時(shí)，在輸出端所產(chǎn)生的互調(diào)。在測試過程中，任何空閑端口必須接低互調(diào)負(fù)載。

從頻段細(xì)分，正向互調(diào)又可分為落入發(fā)射頻段和落入接收頻段兩種,它們的區(qū)別取決于f1和f2的之間的差值△，2f1—f2和f1之間的間隔、2f2—f1和f2之間的間隔都等于△，從這個(gè)規(guī)律可以直觀判斷互調(diào)產(chǎn)物的位置。同樣是正向互調(diào)，落入發(fā)射頻段和接收頻段互調(diào)的測試方法卻大相徑庭。

（2）反射互調(diào)

反射互調(diào)的定義是當(dāng)兩個(gè)載頻同時(shí)輸入到一個(gè)雙端口（或多端口）器件的某個(gè)端口時(shí)，從該端口反射回輸入方向的互調(diào)產(chǎn)物，如下圖所示。在測試過程中，任何空閑端口必須接低互調(diào)負(fù)載。

通常情況下，反射互調(diào)僅指落入接收頻段的互調(diào)產(chǎn)物。這并非意味著反射互凋不存在于發(fā)射頻段，之所以不關(guān)注落入發(fā)射頻段的反射互調(diào)，是因?yàn)檫@部分互調(diào)產(chǎn)物對系統(tǒng)的影響甚微。

4無源互調(diào)階級

4.1無源互調(diào)計(jì)算公式

數(shù)字是階數(shù)，表示產(chǎn)生互調(diào)產(chǎn)物的兩個(gè)母信號(hào)的整數(shù)倍頻之和。如2*F1±1*F2=F(IM3),3*F1±2*F2=F(IM5),類似的還有七階互調(diào)，九階互調(diào)等?；フ{(diào)產(chǎn)物的階數(shù)越小能量越大，即同一無源器件產(chǎn)生的三階互調(diào)值大于五階互調(diào)值。

4.2互調(diào)階級關(guān)系

（1）三階互調(diào)

如果在通信系統(tǒng)的發(fā)射頻段有兩個(gè)載波f1和f2,其中f1

一般情況下，只有2f1-f2會(huì)落在通信系統(tǒng)的接收頻段，所以在檢測三階互調(diào)時(shí)，重點(diǎn)對其進(jìn)行考察。如GSM900的頻段：890Mhz至960Mhz，其中上行為890Mhz~915Mhz，下行為935Mhz~960Mhz，三階互調(diào)剛好落入頻段內(nèi)。

（2）五階互調(diào)

與三階互同理，3f1-2f2,3f2-2f1,3f1+2f2和3f2+2f1都稱為系統(tǒng)的五階互失真。一般情況下，只有3f1-2f2會(huì)落在系統(tǒng)的接收頻段，所以在檢測五階互調(diào)時(shí)，重點(diǎn)對其進(jìn)行考察。其它七階與九階互調(diào)原理相同。第五，第七和第九階PIM諧波功率水平通常較小而不會(huì)影響接收器性能。

（3）多個(gè)載波互調(diào)

對于多個(gè)載波混合輸入到無源器件中時(shí)，產(chǎn)生的互調(diào)失真的頻率變動(dòng)得復(fù)雜。以三載波為例，f1

5無源互調(diào)測試

5.1無源互調(diào)測試設(shè)備及環(huán)境要求

互調(diào)值業(yè)界暫無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，典型的無源器件，如定向耦合器、功率分配器、雙工器、連接器和電纜組件等，其互調(diào)產(chǎn)物通常在-120～-100dBm,即-163～-143dBc。而某些器件的互調(diào)產(chǎn)物更大，如鐵氧體器件的互調(diào)產(chǎn)物可達(dá)-60dBc甚至更大。

Rogers公司對互調(diào)進(jìn)行了一個(gè)大致分類：互調(diào)值達(dá)到-143dBc時(shí)，即為較好的互調(diào)。當(dāng)互調(diào)值達(dá)到-153dBc時(shí)，為很好的互調(diào)。當(dāng)互調(diào)值達(dá)到-163dBc時(shí)，為極好的互調(diào)。業(yè)界化為、金信等大型天線供應(yīng)商互調(diào)值要求-153±3dBc水平。

無源互調(diào)儀需具備以下特性：

（1）儀器需具備非常低的自身互調(diào)（殘余互調(diào)），IEC-62037和GBT-21021要求測試系統(tǒng)的自身互調(diào)要低于被測件互調(diào)至少10dB。

（2）大功率范圍電平輸出，可以模擬各種測試環(huán)境，滿足不同測試需求。PIM的測量一般需要以高于工作功率電平2～4倍的功率進(jìn)行測量，微波功率高達(dá)上百瓦甚至幾千瓦。

（3）高精度的接收機(jī)，可以精確的檢測出微弱的互調(diào)信號(hào)，保證測量精度。

（4）測量模式齊備，點(diǎn)頻和掃頻，反射式和傳輸式測量。

（5）低PIM組件：PIM測試系統(tǒng)的組成部件本身必須是高性能、低PIM的。專用的合成器、定向耦合器、濾波器等產(chǎn)生的PIM電平必須控制在被測件PIM電平的-6dB以下，連匹配負(fù)載都要采用不產(chǎn)生PIM的特殊負(fù)載，以保證整個(gè)測試系統(tǒng)能夠正常工作。

（6）PIMP（Passive Inter Modulation Product，無源互調(diào)產(chǎn)物）與環(huán)境溫度有關(guān)，并隨著時(shí)間發(fā)生變化，因此需要進(jìn)行長時(shí)間的溫度循環(huán)試驗(yàn)。

（7）頻率配置

早期，測量者關(guān)心的是落在接收頻段的互調(diào)，如今越來越關(guān)心落入發(fā)射頻段的互調(diào)。一些標(biāo)準(zhǔn)的無源互調(diào)測量系統(tǒng)只能測量落入接收頻段的互調(diào)，對于落入發(fā)射頻的互調(diào)測量無能為力。另外，對于多制式系統(tǒng)的共存，跨頻段的互調(diào)干擾也將逐漸顯現(xiàn)。對于無源互調(diào)測量系統(tǒng)來說，除了接收頻段外，發(fā)射頻段和跨頻段的互調(diào)分析和測量也是需要考慮的重要因素。

（8）測量功率流的方向

將兩個(gè)載頻合成后從一個(gè)方向同時(shí)注入DUT,這已經(jīng)是無源互調(diào)測量的慣性思維了，但在實(shí)際應(yīng)用中，系統(tǒng)中的器件要承受來自不同方向的功率。對于這一點(diǎn)，早期的無源互調(diào)測量系統(tǒng)并沒有考慮。

（9）載頻的數(shù)量

絕大部分無源互調(diào)測量都是在兩載頻的條件下進(jìn)行的，但是也有四載頻條件下的測量。隨著無線信道的日益擁擠，多載頻的無源互調(diào)測量可能在不久的將來被列入有關(guān)的測量標(biāo)準(zhǔn)。

PIM測量系統(tǒng)與頻率和帶寬的相關(guān)性很強(qiáng)，測量系統(tǒng)難以通用，一般需要根據(jù)測試目的進(jìn)行專門的制作。同時(shí)，不僅要測量無源部件的PIM產(chǎn)物，還要能夠?qū)μ炀€和整星進(jìn)行測量。因此，如何設(shè)計(jì)一個(gè)低PIM的測量系統(tǒng)是進(jìn)行PIM測量首先必須解決的問題。

5.2 PCB無源互調(diào)測方法

IEC62037測試規(guī)范中定義了PIM總的測試方法，但沒有具體定義電路材料的測試方法。如圖1所示是Rogers公司測試PIM的實(shí)物圖，使用141半柔性低互調(diào)線纜連接微帶線兩端，線纜一端連接低互調(diào)無源負(fù)載，一端連接PIM測試設(shè)備，測試設(shè)備采用凱鐳思IQA-1921C，支持頻段在1900MHz，其中紅色夾用于固定線纜與電路板，從而減少測試過程中由于移動(dòng)與應(yīng)力對結(jié)果產(chǎn)生的影響，最終得到PIM值與時(shí)間的關(guān)系。由于PIM值非常低，通常要求是-160dBc或-156dBc以下，它功率非常小，極易受到外界因素的影響，因此在測試過程中需要不斷調(diào)整線纜與連接器，以及檢查焊接點(diǎn)是否完善，以減少不必要的因素導(dǎo)致對PIM值測試結(jié)果的影響。

選擇指定的PCB材料進(jìn)行PIM值測試，采用12inch、50ohm微帶傳輸線，測試時(shí)間總共約60s，捕捉500多個(gè)PIM值，并去除了最好與最差的5%的值后，取其平均值得到測試結(jié)果。

5.3基站設(shè)備無源互調(diào)測試方法

5.3.1天線

在天線PIM測試時(shí)，RF功率會(huì)通過天線輻射到自由空間，所以必須確?？拷炀€的人所遭受的電磁輻射，不能超過人體所能承受的最大值，建議現(xiàn)場測試人員穿著防輻射服、防輻射眼鏡。

測試環(huán)境中不能存在影響測試結(jié)果的因素，應(yīng)遵循以下原則：

（1）建議在微波暗室中進(jìn)行天線的測試。

（2）若沒有微波暗室條件，應(yīng)選擇周圍空間30米左右沒有明顯遮擋物的場地。

（3）確保測試場地空間沒有外部干擾信號(hào)，建議使用便攜式無源互調(diào)測試儀中頻譜功能，對外部空間進(jìn)行頻譜測試。

（4）將天線放置在沒有金屬的支撐物上，離地至少1米，天線面朝天空，以確保天線的主瓣信號(hào)輻射到自由空間。

（5）測試人員與無源互調(diào)測試儀應(yīng)與天線保持一定距離，建議在3米以外。

（6）確保測試人員身上沒有金屬物，比如硬幣、手機(jī)等（若有手機(jī)，必須處于關(guān)機(jī)狀態(tài)）。

天線是一個(gè)開放場器件，受周圍環(huán)境影響很大， 互調(diào)儀除接收到互調(diào)干擾信號(hào)外，還接收外部干擾信號(hào)，這樣測出來互調(diào)干擾電平值就不是真正的互調(diào)干擾，而是外部干擾。為保證結(jié)果的準(zhǔn)確性，要先頻譜測試。

5.3.2負(fù)載

將測試電纜的一個(gè)端口與PIM測試儀的RF OUT端口相連，另外一個(gè)端口與低互調(diào)負(fù)載相連。

5.3.3濾波器

將測試電纜的一個(gè)端口與PIM測試儀的RF OUT端口相連，另外一個(gè)端口與濾波器輸入端口相連，另外一根測試電纜與濾波器輸出端口相連，另一端連接低互調(diào)負(fù)載。

5.3.4衰減器

將衰減器的輸入端口與PIM測試儀的RF OUT端口相連，輸出端口與測試電纜連接，測試電纜另外一根端口連接低互調(diào)負(fù)載。

5.3.5耦合器

將測試電纜的一個(gè)端口與PIM測試儀的RF OUT端口相連，另外一個(gè)端口與耦合器輸入端相連，耦合器的輸出端口與耦合端口分別通過測試電纜連接低互調(diào)負(fù)載。

5.3.6電橋

將測試電纜一個(gè)端口與PIM測試儀的RF OUT端口相連，另外一個(gè)端口與電橋輸入端口相連，電橋另外三個(gè)端口分別通過測試電纜連接低互調(diào)負(fù)載。

5.3.7功分器

將測試電纜的一個(gè)端口與PIM測試儀的RF OUT端口相連，另外一個(gè)端口與功分器輸入端口相連，功分器兩個(gè)輸出端口通過測試電纜連接低互調(diào)負(fù)載。

5.3.8合路器

將測試電纜的一個(gè)端口與PIM測試儀的RF OUT端口相連，另外一個(gè)端口與合路器所相應(yīng)頻段的輸入端口相連，合路器兩個(gè)輸出端口通過測試電纜連接低互調(diào)負(fù)載。

5.4互調(diào)儀校正要求

對于儀表的校準(zhǔn)，以行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來對接收機(jī)和發(fā)射機(jī)分別做校準(zhǔn)，需要用到多種精密儀器，要求比較高，因此無法做到現(xiàn)場校準(zhǔn)，需返廠校準(zhǔn)?，F(xiàn)有的檢測方法有兩種：

（1）測試儀表的殘余互調(diào)，要求IM3≤-168dBc@43dBm，但要注意，在使用一段時(shí)間后接口由于自然磨損，殘余互調(diào)會(huì)不斷提高，只要IM3≤-160dBc@43dBm都是允許的。

（2）使用儀表標(biāo)配三階標(biāo)準(zhǔn)件，測試其IM3的值，如果與標(biāo)稱值的誤差在±3dB之內(nèi)為允許。

注：并不是每次互調(diào)測試前都要用標(biāo)準(zhǔn)件先驗(yàn)證一遍。標(biāo)準(zhǔn)件是昂貴的易耗品，壽命隨使用次數(shù)遞減，而影響工程測試儀表的準(zhǔn)確度主要是由于測試電纜及測試配件接口損耗產(chǎn)生。儀表自身的變化很緩慢，不用頻繁驗(yàn)證。

5.5影響互調(diào)測試的因素

（1）在多次測試過程中，測試接頭沒有擰好，測試中移動(dòng)被測件或被測電纜，改變了測試電纜半徑。

（2）被測量部件機(jī)械結(jié)構(gòu)不良或受制于機(jī)械應(yīng)力（部件內(nèi)部，部件接頭等）的被測件。（3）當(dāng)通過大功率信號(hào)使部件發(fā)熱造成內(nèi)部機(jī)械接觸面膨脹（或壓縮）后，互調(diào)值會(huì)隨時(shí)間而改變。隨著被測時(shí)間的進(jìn)行，器件逐漸發(fā)熱，測量結(jié)果隨之向一個(gè)方向產(chǎn)生偏差。

（4）測試非封閉器件如天線等時(shí)，會(huì)受時(shí)變的自由空間的電磁場影響。

（5）被測器件駐波比超標(biāo)。

（6）儀表測試頻率與被測器件不匹配。

（7）互調(diào)儀的殘余互調(diào)應(yīng)該至少比期望的測試互調(diào)最小值小10dB,如果被測器件的真實(shí)互調(diào)與殘余互調(diào)接近，會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的測量誤差。

（8）互調(diào)儀發(fā)射機(jī)、接收機(jī)自身的穩(wěn)定度。

5.6測試注意事項(xiàng)

（1）應(yīng)使用專用的電纜頭蓋子把電纜頭蓋好，以免電纜頭鍍銀部分暴露在空氣中氧化，影響測試指標(biāo)。電纜頭經(jīng)常與被測件摩擦，會(huì)在其內(nèi)部產(chǎn)生金屬顆粒，所以要做到定時(shí)清理，方法是用衛(wèi)生棉簽和液體酒精，將金屬顆粒擦洗干凈。但也要注意銀表面過度使用酒精會(huì)發(fā)黃。

（2）測試電纜屬于易耗品，一般情況下2個(gè)月就需要更換。測試過程中不要過分彎折電纜線，特別是其接頭連接部分，否則會(huì)影響測試線的使用壽命和測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。

（3）互調(diào)儀連接電源時(shí)，電源插頭必須要連接到設(shè)有接地裝置的插座上，否則可能會(huì)給儀表造成損傷或?qū)κ褂谜咴斐扇松韨Α?/p>

（4）互調(diào)儀出廠之前，均使用漏電測試儀進(jìn)行嚴(yán)格測試，儀表自身不會(huì)出現(xiàn)漏電問題。但使用時(shí)可能會(huì)有觸電感覺，一是因?yàn)殪o電，二是因?yàn)殡娫礇]有接地或接地不可靠。建議使用萬用表對機(jī)房內(nèi)電源進(jìn)行檢查，排查電源漏電的危險(xiǎn)。

（5）互調(diào)儀掃頻需通過兩次掃頻完成，一次固定頻率低端，從高往低掃，另外一次固定高端，從低往高掃。之所以掃描兩次曲線是為全面衡量被測器件的能力，只有相同頻率點(diǎn)的互調(diào)值才有可比性，如果兩條掃描點(diǎn)不重合，就不能直觀反應(yīng)器件互調(diào)性能的穩(wěn)定性和一致性。

6無源互調(diào)干擾因素

6.1室分系統(tǒng)互調(diào)干擾因素

根據(jù)互調(diào)干擾產(chǎn)生機(jī)理，影響室分系統(tǒng)互調(diào)干擾信號(hào)大小的因素主要有兩個(gè)：

（1）進(jìn)入天饋系統(tǒng)的載波個(gè)數(shù)，載波數(shù)越多，互調(diào)產(chǎn)物就越多，互調(diào)干擾就越大。

（2）每個(gè)載波進(jìn)入天饋系統(tǒng)的功率，功率越大，互調(diào)產(chǎn)物的幅度就越大，互調(diào)干擾就越大。要從根本上解決互調(diào)問題，必須從提高器件性能入手，只有通過使用高性能無源器件，同時(shí)加以規(guī)范施工才能從根本上解決無源互調(diào)干擾問題。根據(jù)現(xiàn)場多載波調(diào)制信號(hào)使用要求，強(qiáng)烈建議室分無源器件功分/耦合器及電橋，互調(diào)要求為-150dBc@43dBm,尤其是靠近信源部分。

6.2 PCB互調(diào)干擾因素

6.2.1天線PIM影響因素研究

通過了解不同的電路板材料的參數(shù)與PIM之間的關(guān)系，將有助于選擇合適的材料，而不至于造成PCB天線的PIM性能問題。以PCB形式設(shè)計(jì)的高頻天線可以有多種不同結(jié)構(gòu)，從簡單的偶極子，到基于環(huán)形諧振腔和羅特曼透鏡的復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。其中一種比較受歡迎的PCB天線就是微帶貼片天線，它可以在給定的頻率范圍內(nèi)設(shè)計(jì)出簡單緊湊的天線構(gòu)結(jié)(如圖)。許多產(chǎn)品利用多個(gè)PCB貼片天線或諧振結(jié)構(gòu)，來實(shí)現(xiàn)波束成形網(wǎng)絡(luò)(BFN)或相控陣天線，并通過電調(diào)方式來控制雷達(dá)或通信系統(tǒng)中PCB天線的振幅，相位和方向。

在毫米波頻率下，緊湊型的微帶PCB天線也越來越受到關(guān)注。例如用于汽車電子安全系統(tǒng)的77GHz高級駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)，就以這種天線實(shí)現(xiàn)盲點(diǎn)檢測，自動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)和防碰撞等功能。由于這種系統(tǒng)的信號(hào)功率較低，ADAS接收機(jī)就必須依靠其高靈敏度，可靠地檢測從行人和其他車輛等目標(biāo)反射的雷達(dá)回波。

電路板的介電常數(shù)(Dk)是許多工程師在設(shè)計(jì)微帶貼片天線時(shí)首先要考慮的因素。電路板材料的Dk值對電路尺寸的影響，在上表中的四個(gè)例子中有詳細(xì)的描述，結(jié)果顯示對給定頻率的微帶貼片天線，貼片尺寸隨著Dk值的增加而縮小。該表是通過MWI-2017軟件計(jì)算完成， 表中微帶貼片天線的尺寸，如長度(L)和寬度(W)，可以利用以下的簡單方程計(jì)算得到：

W=(c/2fr)[2/(Dkeff +1)]0.5

L=λ/[2(Dkeff)0.5] - 2ΔL

其中：

Dkeff=微帶電路的有效介電常數(shù)

λ=基于微帶電路的波長

fr=貼片輻射元件的諧振頻率

c=自由空間中的光速

ΔL=由于邊緣場引起的貼片延伸長度

微帶貼片天線單元在發(fā)射時(shí)將電磁能量輻射到自由空間，在接收時(shí)將電磁能量傳輸?shù)竭B接的電路上(例如：接收器)。但貼片PCB天線的一個(gè)重要組成單元，饋線構(gòu)成了另一個(gè)重要部分。饋線在微帶電路和輻射貼片之間，起到傳輸和接收電磁能量的橋梁作用。理想情況下，貼片應(yīng)呈現(xiàn)高輻射，而饋線應(yīng)呈現(xiàn)低輻射，從而實(shí)現(xiàn)能量從電路到貼片的有效傳遞。

下圖展示了可用于微帶貼片天線的四種不同饋線方式，分別為：松耦合饋電，底層饋電(常用于多層電路中，饋線在貼片下方)，緊耦合饋電，以及四分之一波長(λ/4)阻抗變換器饋電。這幾種饋電方式，饋線的復(fù)雜性和用途均不相同。例如，對于底層饋電的情況，設(shè)計(jì)者可以通過選擇外層使用最好的電路板材料以獲得最佳的輻射，也可以選擇不同的內(nèi)層電路板材料，來降低饋線的輻射和插入損耗。

對天線來講，較厚的電路板材料更容易向外輻射能量。一般來說，設(shè)計(jì)諸如微帶貼片之類的天線輻射單元，應(yīng)該選擇相對較厚并且具有較低Dk值(例如2.2至3.5)的電路板材料。盡管更高Dk值的材料輻射效率較低，使用較高Dk值的電路板材料來設(shè)計(jì)PCB天線更具挑戰(zhàn)性。但當(dāng)需要設(shè)計(jì)更小的貼片天線時(shí)，仍可通過優(yōu)化設(shè)計(jì)而使用更高Dk值的電路板材料。

PIM較高的天線可能會(huì)導(dǎo)致無線通信系統(tǒng)中(如4G LTE無線網(wǎng)絡(luò)的分布式天線系統(tǒng))數(shù)據(jù)的丟失。而對于新興的5G/6G無線網(wǎng)絡(luò)，盡管其頻率較高，實(shí)際也是如此。

到底多低的功率電平可以認(rèn)為是低PIM？這個(gè)值可能因系統(tǒng)而異。對于4G LTE系統(tǒng)中使用的DAS設(shè)備中包括的一些無源組件(如連接器和電纜)，-145dBc通常被認(rèn)為足夠低。然而一般來說，-140dBc或更高數(shù)值被認(rèn)為是較差的PIM性能，而-150dBc被認(rèn)為是較好的，-160dBc則是優(yōu)秀的。

在專門設(shè)計(jì)的微波暗室中測量天線和其他無源器件的PIM電平，低至-170dBc可能超出暗室測試環(huán)境噪聲水平。當(dāng)使用兩個(gè)+43dBm單音信號(hào)進(jìn)行測量時(shí)，大多數(shù)PIM測試暗室的實(shí)際噪聲級別為-165dBc。

當(dāng)同一副天線通過共同的饋線同時(shí)實(shí)現(xiàn)發(fā)射和接收功能時(shí)，低PIM尤其重要。因?yàn)榘l(fā)射機(jī)和接收機(jī)都同時(shí)位于同一系統(tǒng)中，多個(gè)發(fā)射信號(hào)的非線性產(chǎn)物總會(huì)導(dǎo)致不想要的互調(diào)諧波，其幅度往往足以惡化接收機(jī)的性能。通過了解不同材料特性的PIM產(chǎn)生特性，可以減小PIM對PCB天線帶來的影響。

盡管大多數(shù)情況下PIM是由電路結(jié)點(diǎn)(如焊點(diǎn)或連接器)中不均勻的材料產(chǎn)生，但電路板材料的特性，如粗糙的銅箔表面和不同類型的電鍍表面處理，也可能會(huì)產(chǎn)生較低或較高的PIM電平。電路板材料中的某些參數(shù)就可以用來作為設(shè)計(jì)低PIM PCB天線的參考。

例如，相比PCB層壓板的陶瓷或PTFE介質(zhì)，層壓板的銅箔表面粗糙度對影響PIM起主要作用。同時(shí)，對于相同介質(zhì)材料的電路(例如，含有玻璃布或陶瓷填料的PTFE)，粗糙的銅箔表面對PIM的影響就要比平滑的銅箔表面更大。

為了更好地理解銅箔表面粗糙度與PIM的關(guān)系，通過測試具有不同銅箔表面粗糙度的電路板，分析其對PIM性能的影響。具體方法如下：先測量每種銅箔的表面粗糙度，然后壓合成層壓板，接著在層壓板上制作微帶傳輸線測試電路，以測量對應(yīng)的每種層壓板的PIM性能。結(jié)果表明，隨著銅箔表面粗糙度的增加，對PIM影響越來越大(如圖)。

PCB材料制作成天線和其它無源器件，經(jīng)過表面電鍍后，也會(huì)對PIM性能產(chǎn)生影響。鐵磁性材料(如鎳)，會(huì)嚴(yán)重影響PIM的性能?；a工藝通常會(huì)比裸銅電路具有更好的PIM性能，而使用化學(xué)鎳金(ENIG)的電路由于含有鎳會(huì)產(chǎn)生較差的PIM性能。

電路表面清潔度有利于降低微帶天線和其它微帶無源器件的PIM性能。有阻焊的電路通常比裸銅電路具有更好的PIM性能。清潔的電路，沒有殘留的濕法化學(xué)處理，是降低PIM性能的重要基礎(chǔ)。電路中帶有任何形式的離子污染物或殘留物，可能會(huì)導(dǎo)致較差的PIM性能。

同樣地，電路的蝕刻質(zhì)量對于改善PIM性能也是十分重要的。如果銅箔導(dǎo)體沒有被充分腐蝕掉導(dǎo)致電路邊緣產(chǎn)生粗糙和毛刺，這種情況也可能會(huì)使PIM性能下降。

只要仔細(xì)地選擇電路板材料，就可能為無源器件或電路提高其PIM性能。不過，就算使用了低PIM的材料，某些類型的電路可能因自身結(jié)構(gòu)較易受PIM影響，而無法改善其PIM性能。例如，羅杰斯公司(RogersCorp.)以32.7mil厚的RO4534電路板材料進(jìn)行了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)。這種天線層壓板的特性是：Dk為3.4，公差為±0.08，在10 GHz時(shí)的低損耗因子(低損耗)為0.0027。使用這種相同的電路板材料加工的三個(gè)不同電路分別為：傳輸線、帶通濾波器、低通濾波器(如圖)。即使這些電路是基于同一電路板材料加工出來的，但由于PIM受電流密度的影響，造成PIM的差異就非常顯著。比起簡單的傳輸線電路，濾波器具有較高的電流密度，從而產(chǎn)生更高的PIM諧波。而當(dāng)使用兩個(gè)+43dBm的單音信號(hào)對微帶傳輸線進(jìn)行測試評估時(shí)，RO4534材料呈現(xiàn)出-157dBc的低PIM性能。

如實(shí)驗(yàn)所示，常用于天線饋電的簡單傳輸線，幾乎可以達(dá)到接近材料的額定PIM水平。盡管如此，PIM性能也與電路構(gòu)結(jié)緊密相關(guān)，不同電路也導(dǎo)致最終的PIM性能不同。