隨著4GLTE網絡逐步在全球鋪開，其數據傳輸速度高于蜂窩3G系統，但由于它使用了重疊的頻段，產生了新的互調干擾源（IMsource），帶來了日益嚴峻的干擾問題。現有的測試協議主要關注兩個載波信號產生的互調產物，但實際上存在著多個調制載波問題。對于X（MHz）調制帶寬的載波來說，其三階互調產物將呈現3倍的調制帶寬，并遍布接收機的底噪。根據經驗法則，接收機底噪每上升20dB，其有效覆蓋區域將以10倍的比例縮小。很顯然，這對投資回報（ROI）和服務質量（QoS）有著重要影響。

LTE網絡自身會產生一定的噪聲干擾，但是4G測試協議考慮得更加寬泛，包括了來自非LTE網絡（GSM、UMTS等）的阻塞信號產生的共站干擾。由于網絡覆蓋和數據吞吐量受噪聲信號干擾比（SNIR）的嚴重影響，LTE協議要求整個元器件供應鏈都進行嚴格的測試。從功率放大器和收發芯片組，到用于阻抗匹配網絡的可調電容和多種無源器件，供應商若能滿足互調指標并提供互調測試數據，將擁有戰略競爭優勢。如果缺乏此類測試設備，將迫使從研發到生產的各個崗位的工程師搭建自己的測試系統。

每個器件的非線性程度將影響到系統的互調水平。測量時，待建系統或待維護系統的性能可通過以下途徑來逐一模擬并優化，包括空間方案、設備隔離、保護頻段、器件選擇等。

傳統上使用兩個等功率發射載波的測試系統，測量的是落在接收頻段的三階互調產物，主要針對帶內干擾的測試。但對4G網絡來說，主要的互調來源包括阻塞信號，如低頻設備（UHF發射機、電視、GPS等）的單載波產生的二次諧波，以及帶內發射信號與非LTE通信平臺的干擾信號產生的二階、三階互調產物。

本文描述了測試系統的射頻濾波模塊系統。隨著頻段數量激增，這些系統模塊可被靈活地插入（取出）系統，從而提供基于多個LTE頻段的測試。可定制化的測試模塊和靈活的整體系統設計實現了基于兩個信號或多個信號混合的互調測試。

無源互調（PIM）和互調（IM）

盡管“無源互調（PIM）”和“互調（IM）”經常可互換使用，但事實上，無源互調產物是由不當的生產和安裝過程引起的，如糟糕的焊點、金屬與金屬的接合、磁性材料、有瑕疵的表面處理等。這些問題，從本質上講，和頻率的相關性不是很強，因此我們可以使用單頻段而非多頻段對無源產品（線纜、連接器等）進行無源互調測試。行業共識是，基于兩個+43dBm的載波輸入，無源器件的無源互調值要達到-156dBc~-169dBc的水平。為了滿足合格的測試設備的動態范圍，要避免輸入載波反射回源頭，因這種反射會提升系統底噪。

相較而言，互調產物（IM）是由非線性器件帶來的，如PIN二極管、晶體管、可調BAW/SAW濾波器、MEMS電容器等。它對頻率的依賴性比較高，因此互調測試必須在多頻段基礎上進行，尤其是要基于指定的運行頻段。從數字上看，行業目前指定的互調水平（IMD）不如無源互調水平（PIM）嚴苛，但隨著載波功率等級的提高，這二者之間的差距正不斷縮小。

IP3和互調測試

對于一般的被測器件來說，非線性會導致互調產物的原因在很多文獻中都有所涉及。從搭建一套測試設備來看，要求的動態范圍越寬（通常是互調指標再加10dB），越需要注意防止新產生的互調產物和反射的能量進入被測器件。以下是行業認可的典型的基于LTE頻段的互調水平：

●無線基站的大功率無源器件：兩個+43dBm載波下達到-113dBm；

●分布式天線系統（DAS）的大功率無源器件：兩個+43dBm載波下達到-118dBm；

●無源互調分析儀的大功率無源器件：兩個+43dBm載波下達到-127dBm；

●小功率寬帶開關，MEMS電容器，收發芯片組和可調器件：兩個+26dBm載波下達到-140dBm（很多情況下，第一個載波是傳輸頻段，第二個是阻塞頻段）。

三階交截點（IP3）和互調失真（IMD）之間的換算式如下（單位：dBm）：IP3=P+IMD/2，其中，IMD是三階互調失真和兩個P功率載波的差額。

案例1：

一個普遍使用的測試系統（如圖1所示）包含兩個來自下行（DL）頻段的發射信號，并在接收頻段產生三階互調失真。在該系統中，功放和低互調3dB電橋較容易獲取，并且隔離器也相對便宜，帶來了一定的便利性和經濟性，但是這個被廣泛應用的方案有著較窄的動態范圍。

放大器通過隔離器和3dB電橋有50dB的隔離度。基于被測器件的回損情況，兩個發射信號會被反射回耦合器，并在Tx1口和Tx2口之間均勻分配。由于隔離器是磁性器件，將產生新的互調失真，并在耦合器處產生高互調產物。因此，Tx濾波器必須在接收頻段具有100dB以上的抑制，從而阻止這些互調產物進入Rx濾波器，同時，放大器需要產生3.5dB以上的增益，來抵消隔離器和耦合器帶來的損耗。被測器件的回損越大，設備的動態范圍就越受限。

圖1 反射模式測量三階互調

案例2：

在圖2中，放大器通過兩個帶通濾波器產生大約75dB的隔離。被測器件連接低無源互調負載，三階互調產物可以通過接收濾波器在頻譜分析儀上讀取。系統可以通過一個載波固定，另一個載波掃頻，來獲取更多的數據點。在系統定期校準中，將三工器的公共端口接上負載，通過接收濾波器來測量三階互調，從而校驗系統的基準水平。建議使用低無源互調的連接器來保護需要頻繁連接的射頻端口，因為多次連接可能產生更多的無源互調問題。并且建議在公共端口使用DIN（7/16）連接器，從而實現更好的耐用性和更低的表面電流。其余三個連接頭不是特別關鍵，它們并不影響設備的無源互調水平，因為輸入的兩個大載波不會同時出現。

圖2 使用一個三工器互調

案例3：

在圖3中，通過將信號分別從被測器件的兩端注入，可以進行三階互調的傳輸測試或者反射測試。Tx1代表了來自發射頻段的大信號，Tx2代表了任何可與Tx1混合并在接收頻段產生無源互調產物的信號，如在二階情況下，IM=Tx1-Tx2.

圖3 將信號從被測元件兩端注入

案例4：

雙工器的輸出覆蓋了整個下行和上行頻段。這個系統（圖4）僅當無源互調產物落在接收頻段時才能采用。

圖4 合并兩個反射頻段的載波信號進行互調測試

案例5：

圖5B描述了一個在接收頻段使用4端口器件的無源互調測量系統，圖5A解釋了濾波器框圖。三工器允許兩個或多個載波相結合，其中一個載波在發射頻段生成，另一個是阻塞信號，其頻率可以是從DC到2.5倍中心頻點（Fo）的任何頻率。這個2.5倍的限定是由帶阻濾波器的特性決定的。

圖5 帶阻-帶通-帶通濾波器

案例6：

如圖6所示，帶阻濾波器的遠端通帶必須延伸，從而能夠通過頻率更高的阻塞信號。為了克服帶阻濾波器的遠端通帶的陷落，我們引入了一個可通過更高頻率的阻塞信號的新雙工器。這個雙工器由一個低通（LP）濾波器和一個或多個帶通（BP）濾波器構成。其中低通濾波器的截止頻率低于中心頻點的2.5倍，一個或多個帶通濾波器用來通過頻率更高的阻塞信號。例如，對LTE8頻段，上行頻段是手持設備的發射頻段：從925MHz到960MHz；相關的阻塞頻段是45M帶寬：從880MHz到915MHz、1805MHz到1875MHz，以及2685MHz到2790MHz.在測試手持設備產生的落在接收頻段的互調產物中，一個信號在發射頻段生成，第二個信號是阻塞信號。對于覆蓋880MHz~960MHz的帶阻濾波器來說，大約2200MHz是遠端通帶的極限。眾多文獻有介紹關于擴展遠端通帶的各種技術，但沒有發現有適用于低無源互調設計的方案。低通-帶通雙工器的引進使得低通濾波器（LPF）的截止頻率在2000MHz上下，帶通濾波器（BPF）通過2685MHz~2790MHz之間的信號；也可以再引進一個高通濾波器（HPF）取代帶通濾波器，使得阻塞信號的頻率提升至12.75GHz.信號發生器產生的阻塞信號通過一個“非反射”的開關，從而在傳輸模式和反射模式下測試無源互調產物。

圖6 帶通三工器進行互調測試 隨著4GLTE網絡逐步在全球鋪開，其數據傳輸速度高于蜂窩3G系統，但由于它使用了重疊的頻段，產生了新的互調干擾源（IMsource），帶來了日益嚴峻的干擾問題。現有的測試協議主要關注兩個載波信號產生的互調產物，但實際上存在著多個調制載波問題。對于X（MHz）調制帶寬的載波來說，其三階互調產物將呈現3倍的調制帶寬，并遍布接收機的底噪。根據經驗法則，接收機底噪每上升20dB，其有效覆蓋區域將以10倍的比例縮小。很顯然，這對投資回報（ROI）和服務質量（QoS）有著重要影響。

LTE網絡自身會產生一定的噪聲干擾，但是4G測試協議考慮得更加寬泛，包括了來自非LTE網絡（GSM、UMTS等）的阻塞信號產生的共站干擾。由于網絡覆蓋和數據吞吐量受噪聲信號干擾比（SNIR）的嚴重影響，LTE協議要求整個元器件供應鏈都進行嚴格的測試。從功率放大器和收發芯片組，到用于阻抗匹配網絡的可調電容和多種無源器件，供應商若能滿足互調指標并提供互調測試數據，將擁有戰略競爭優勢。如果缺乏此類測試設備，將迫使從研發到生產的各個崗位的工程師搭建自己的測試系統。

每個器件的非線性程度將影響到系統的互調水平。測量時，待建系統或待維護系統的性能可通過以下途徑來逐一模擬并優化，包括空間方案、設備隔離、保護頻段、器件選擇等。

傳統上使用兩個等功率發射載波的測試系統，測量的是落在接收頻段的三階互調產物，主要針對帶內干擾的測試。但對4G網絡來說，主要的互調來源包括阻塞信號，如低頻設備（UHF發射機、電視、GPS等）的單載波產生的二次諧波，以及帶內發射信號與非LTE通信平臺的干擾信號產生的二階、三階互調產物。