射頻設(shè)計(jì)中的互調(diào)失真到底是如何發(fā)生的呢？如何預(yù)防？

互調(diào)是在有源系統(tǒng)內(nèi)或從外部源合并不需要的頻率分量的現(xiàn)象。兩個(gè)或兩個(gè)以上信號(hào)的組合將產(chǎn)生另一個(gè)信號(hào)，該信號(hào)可能會(huì)落入系統(tǒng)的另一個(gè)頻帶，并對(duì)系統(tǒng)造成干擾。

互調(diào)失真是如何發(fā)生的，其原因是什么以及如何防止它？

在任何無線發(fā)射系統(tǒng)中，接收器的效率都是非常重要的，接收信號(hào)中的任何干擾都可能導(dǎo)致服務(wù)中斷。開發(fā)人員和網(wǎng)絡(luò)工程師確保系統(tǒng)在技術(shù)規(guī)范內(nèi)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，測試和實(shí)施，以便有效地工作。

由于我們的無線生態(tài)系統(tǒng)必須支持大量的客戶和服務(wù)，因此發(fā)射站和設(shè)備的數(shù)量呈指數(shù)增長。所有這些設(shè)備都以連續(xù)發(fā)射射頻波的形式交換信息。在引入3G和LTE網(wǎng)絡(luò)之后的十年中，頻帶數(shù)量也有所增加。

為了與其他無線標(biāo)準(zhǔn)共存，任何無線傳輸系統(tǒng)都應(yīng)在互調(diào)失真的受控規(guī)范內(nèi)

互調(diào)主要有兩種類型，無源互調(diào)和有源互調(diào)。

無源互調(diào)失真

當(dāng)多個(gè)信號(hào)合并到非線性無源設(shè)備中時(shí)，例如定向耦合器，功率分配器，功率分配器，RF隔離器，RF環(huán)行器，衰減器和適配器等，就會(huì)發(fā)生無源互調(diào)。

有源互調(diào)失真

有源互調(diào)發(fā)生在有源電子系統(tǒng)中，在有源電子系統(tǒng)中，系統(tǒng)內(nèi)或來自外部源的兩個(gè)或多個(gè)信號(hào)合并并創(chuàng)建其頻率倍數(shù)和乘積。這些信號(hào)通常功率很低，但在某些情況下足以使另一個(gè)接收信號(hào)失真。

如果尚未將其設(shè)計(jì)為在規(guī)格范圍內(nèi)工作，則在所有現(xiàn)代無線傳輸設(shè)備中都可能發(fā)生有源互調(diào)。設(shè)備制造商將必須嚴(yán)格遵循工作頻率，功率輸出和互調(diào)規(guī)范等方面的準(zhǔn)則。

無源互調(diào)（PIM）的來源

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由于射頻波的特性，任何非線性無源組件都可能導(dǎo)致失真。

沒有適當(dāng)屏蔽的RF電纜可能對(duì)系統(tǒng)造成PIM。

生銹的RF連接器，適配器和裸露的信號(hào)結(jié)。

連接器，電纜和信號(hào)的接觸不良會(huì)引起互調(diào)。

由于磁滯效應(yīng)，鐵磁性材料的非線性特性可能導(dǎo)致PIM。

大型金屬框架和饋線可能會(huì)引起一定程度的PIM。

連接器中的火花放電會(huì)導(dǎo)致氧化，從而導(dǎo)致信號(hào)失真。

機(jī)械開關(guān)的接觸不良會(huì)導(dǎo)致PIM。

有源互調(diào)源

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半導(dǎo)體芯片中的雜質(zhì)

任何系統(tǒng)中的非線性有源元件都會(huì)產(chǎn)生互調(diào)。

半導(dǎo)體襯底層中的微小雜質(zhì)。

系統(tǒng)中共享同一天線的多個(gè)信號(hào)源將導(dǎo)致互調(diào)。例如，在LTE頻段中使用的雙工器共享一個(gè)共用天線以進(jìn)行發(fā)送和接收。

電路板上緊密分布的信號(hào)線可能會(huì)導(dǎo)致串?dāng)_和互調(diào)。

非線性放大器由于諧波失真和二階互調(diào)而成為互調(diào)失真的受害者。

在無線收發(fā)器中，一個(gè)信號(hào)源的諧波產(chǎn)物與同一發(fā)送器或接收器信號(hào)的另一個(gè)頻帶合并，并在接收頻帶中受到干擾。

發(fā)射天線不匹配會(huì)處理多個(gè)頻率，這會(huì)導(dǎo)致信號(hào)反射并混入其他頻段并導(dǎo)致互調(diào)。

電路中有故障的電子組件和劣質(zhì)組件將引入IMD。

有源天線會(huì)放大信號(hào)電平，并經(jīng)常對(duì)IMD有所貢獻(xiàn)

如何防止互調(diào)

在設(shè)備設(shè)計(jì)中應(yīng)使用高質(zhì)量的組件，并避免使用非線性有源組件。

在線性范圍內(nèi)操作功率放大器，以避免互調(diào)分量。

避免使用低質(zhì)量的機(jī)械開關(guān)和接觸不良的信號(hào)適配器。

使用高質(zhì)量的電纜組件和信號(hào)接頭。

正確屏蔽發(fā)射設(shè)備中的電路可以防止外部源造成的失真。

功率放大器和天線的良好阻抗匹配將消除信號(hào)反射并提高IMD水平。

電纜，定向耦合器，功率分配器，衰減器，隔離器與系統(tǒng)中所有組件之間的牢固連接將減少變形的機(jī)會(huì)。

減少系統(tǒng)中的組件數(shù)量以提高質(zhì)量。

請(qǐng)?jiān)诮ㄗh的操作范圍內(nèi)使用所有設(shè)備和組件，以確保獲得最佳性能。

如果可能，將發(fā)射天線和接收天線保持一定距離。

電路板設(shè)計(jì)中的優(yōu)質(zhì)材料將改善失真。

互調(diào)失真的意義

用于多重應(yīng)用的無線傳輸設(shè)備數(shù)量的增加導(dǎo)致更高水平的不希望的信號(hào)失真。較高的失真度將導(dǎo)致任何無線通信設(shè)備的中斷。

現(xiàn)代電信在無線傳輸中使用了廣泛的頻譜范圍，這給網(wǎng)絡(luò)工程師帶來了許多挑戰(zhàn)，例如由于互調(diào)和無線共存引起的失真。

在功率放大器中，IMD是使放大器適合特定用途的重要規(guī)格之一。在高質(zhì)量音頻系統(tǒng)中，應(yīng)跟蹤并消除互調(diào)的原因，以實(shí)現(xiàn)最佳性能。

結(jié)論

通過改進(jìn)設(shè)計(jì)，使用系統(tǒng)中的高質(zhì)量組件，可以將互調(diào)失真控制到一定水平。但是，由于組件和功率放大器等的限制，在大多數(shù)情況下，完全消除這些不希望的信號(hào)失真是不可避免的。為了擁有高效的系統(tǒng)，工程師必須確保最佳設(shè)計(jì)，準(zhǔn)確的組件和實(shí)施階段得到了準(zhǔn)確的測試跟蹤任何不希望的失真。

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審核編輯：劉清