无线通信系统中三阶交调的研究.docx

无线通信系统中三阶交调的研究谭庆艳庄 剑（中国电子科技集团公司第二十三研究所，上海）摘 要：随着通信行业的快速发展，移动通信对固定带宽内传输的信息容量的需求越 来越大，而交调失真尤其是三阶交调，对信号容量以及接收灵敏度有着巨大的影响。文章主要对无线通信系统中三阶交调展开分析研究。首先阐述了三阶交调对通信产生的影响，然后分别从生产方面和施工 方面着手分析了天馈系统对三阶交调性能的影响，最后介绍了避免三阶交调的一些方法。关键词：天馈系统；无源交调；三阶交调Research on the Third-Order Intermodulation in Wireless Communication SystemTan Qingyan Zhang Jian(No.23 Research Institute, CETC, Shanghai)Abstract：With the rapid development of the communications industry, the demand for the information capacity in a fixed bandwidth in mobile communication is growing continuously. And passive intermodulation distortion, particularly the third order intermodulation, has a tremendous impact on the signal capacity. This paper focuses on the study of third-order intermodulation. First the influence of third-order intermodulation on communications is described, and then the impact of antenna-feeder system on third-order intermodulation performance is analyzed from both respects, production and construction. Finally the methods to avoid third-order intermodulation are presented.Key words: antenna-feeder system; passive intermodulation; third-order intermodulation0 前言为了合理使用各类无线频段资源，保障各类无 线通讯系统正常进行，国际电信联盟(ITU)对各种通 讯系统所需要使用的频段资源进行分配，ITU以及 各个国家无线委员会分别对各个国家的以及无线频 点进行综合监督及管理。如何在规定带宽中完成各 类无线通讯系统日益增加的语音以及数据信息的要 求，提升无线频段资源利用率成为无线通讯领域的 一个话题，而如何合理解决交调失真，是提升无线 频段资源利用率的重要手段之一。当两个以上连续信号通过一个器件如天线、滤 波器、电缆等器件时，由于这些无源器件存在虚焊、 表面氧化、连接不可靠等原因，多个信号之间产生 互调产物即为交调失真，交调失真会降低系统频谱 利用率、提高误码率、降低无线系统的接收灵敏度； 对临近信道产生邻频干扰或同频干扰。一般情况下，系统中将三阶交调作为对交调失 真的一个衡量指标。交调值越高表示线性度越好和 更少的失真。1 三阶交调的定义三阶交调是指当两个信号在一个线性系统(如 天线、滤波器、线缆等)中，由于因素存在使一个 信号的二次谐波与另一个基础信号发生混频后所衍 生的新的谐波信号。新的信号产生一个信号的二次 谐波与另一个基础信号产生的习惯上称为三阶信号。 该信号能确定一个线性系统非线性系数的大小，一 直作为衡量交调失真的一个重要特征指标。三阶交调测量方法及环境搭建参见图1。图1 三阶交调测量环境框图2 无源交调对设备的影响无源交调是指产生交调的系统是无源系统，如20电子技术研发Electronics R & D之间的灰尘、铜粉等细微杂质；5)连接器接头内存在焊锡丝融化不充分或有熔孔；6)接触点正压力不 足；7)连接器接触面过于粗糙；8)连接器接头的镀 层导电性与厚度；9）有源设备的输出功率；10)天 线附件有金属材质的物体；3.2 施工过程中对三阶交调的影响工程施工过程中的割接，特别是在接头制作的 时候，由于制作过程中缺乏必要工程经验和质量监 管，经常由于接头制作中的疏忽或操作不当(比较 常见的为接头松动导致接触不良、内导体过长、内 外导体短路、内导体存在尖角等)导致整个电缆系 统线性度变差，引起交调干扰。图2为制作不良的 接头和电缆。电缆、天线、合分路器等。无源交调是三阶交调中最典型的一种。 无源交调中最典型的情况是交调信号的奇次阶产物可能恰好落在基站的上行或接收频段内，就会 对接收设备产生干扰，严重时可能使接收设备无法 正常工作。在计算当中发现，当m+n=3时，交调产 生的干扰频率对原频率信号干扰性最强。目前国内无线通讯中频段、运营商关系对应表 示于表1。表1 运营商使用的频段例如：选取两个频率点f1=935MHz；f2=960MHz。则有F3 =|m f1n f2|=2935-960=910MHz； 则有F5 =|m f1n f2|=3935-2960=885MHz； 则有F7 =|m f1n f2|=4935-3960=860MHz。 也就是说，频率为935MHz和960MHz的两个信号相互干扰，会产生多个干扰信号，三阶交调产生 的是910MHz的干扰信号，这个干扰信号处于中国联 通上行频率中。在实际的通信过程中，也发现，三阶交调现象 会比较大地影响到通信的质量。尤其是对信号接收 设备的影响，严重时可能会使接收设备无法正常工 作，所以抑制三阶交调干扰是非常重要的。图2 施工中制作不良的连接器和电缆4 如何避免三阶交调为了有效避免和预防无源交调干扰的产生，在 设计、制作工程中可以采取以下具体措施：1)合理 调节设备输出功率；2)严格做好防水防尘保护；3) 天馈系统中不可以使用有磁性的材料；4)保证所有 无源器件连接牢固；5)尽可能采用DIN型接口的无 源设备；6)电缆尽量选用铜管外导体，7)电缆与连 接器之间的连接尽量采用紧密螺纹连接；8)将连接 器的接头处理干净；9)线缆切割过程中应防止对非 切割部分内外导体被划伤；图3(下接7页)3 三阶交调产生的原因3.1 设计、生产过程中引起的三阶交调不良在长久的设计和实际生产与测试中发现，在跳 线、RF电缆、连接器、转接器以及其他天馈附件的 三阶交调与阻抗、衰减、驻波、回波损耗均没有关 系，影响三阶交调的主要因素有以下几个：1）连接 器、线缆接触方式不可靠，容易松动；2）连接器、 线缆材质的磁导率偏高；3）连接器接头内的金属细 屑、灰尘等；4）跳线使用的RF电缆绝缘层与外导体21电子技术研发Electronics R & D(上接21页)图6 控制效果时序图5 结论所提出的控制策略，能较好地实现转速的控制， 并且当转速相差不大时，能实时地调整转速，与传统 的车用发动机控制相比，节约了一个行程的时间； 当转速相差较大时，其控制时间就会相应地增加， 需要进一步优化控制策略，采用模糊控制的方法， 缩短转速调整的时间，也可以通过调整进气压力、 改进膨胀和压缩过程的等温技术等，使控制效果更 加明显。图3 工程施工中线缆切割完成后需进行打磨，确保内导体平整参考文献：刘小勇,王云.压缩空气发动机发展综述J. 机械,2008,35(9):1-5. 栾凯.电控压缩空气发动机改装与研究D. 大连理工大学,2011. 邓荣冰.压缩空气发动机电控系统的研究D. 合肥工业大学,2009. 李莉,王希珍,严兆大,等.电磁驱动气门机构系 统模型J.内燃机工程,2004,25(4):11-14. 刘林.气动发动机工作过程和关键零部件优化研 究D.浙江大学,2007. 刘昊,陈鹰,陶国良.压缩空气动力发动机工作过 程建模及特性研究J.自然科学进展,2004,14(3):319-324. 左承基,钱叶剑,安达,等.气动发动机的试验研 究J.机械工程学报,2007,43(4):93-97. 孙培岩,栾凯,苗洋.电控压缩空气发动机的改装 与研究J.内燃机,2011,(4):35-38. 陈鹰,许宏,陶国良,等.压缩空气动力汽车的研 究与发展J.机械工程学报,2002,38(11):7-11.1图4 电缆和连接器装配须用毛刷和气枪清理干净，避免存在杂质和污垢；2345 天线正对方向尽可能不要有障碍物，特别是金属障碍物5参考文献：Sauseng O, Huisjen M A, Garrigus W E. Reduction of intermodulation distortion with harmonic injection for wide-band traveling-wave tubesC/Tech Dig, Electron Devices Meeting, 1975, International, 1975,21: 411-414.陈裕权.一种抑制三阶交调的新的线性化技术J.半导体信息.2009(3):19. 孙智博.无线通信系统中排除三阶互调干扰频率 的方法J.陕西师范大学学报(自然科学版),2003(31):98-100. 刘永辉.Wimax系统三阶交调失真对EVM影响的 评估J.通信技术,2011,44(7):70-71,8