IEC 62037-12021 无源射频和微波器件互调电平测量第1部分一般要求和测量方法标准立项发展报告

无源射频和微波器件互调电平测量第1部分：一般要求和测量方法标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:PassiveRFandMicrowaveDevices,IntermodulationLevelMeasurement-Part1:GeneralRequirementsandMeasuringMethods摘要随着第五代移动通信（5G）、物联网及卫星通信等技术的规模化部署，射频前端系统中无源器件的互调失真问题日益突出，已成为影响通信系统性能的关键瓶颈之一。为统一全球范围内无源射频和微波器件互调电平的测试方法与评价准则，国际电工委员会（IEC）于2021年11月19日正式发布了IEC62037-1:2021标准。该标准作为IEC62037系列标准的基础文件，系统规定了无源射频和微波器件互调电平测量的一般要求、测试条件、测量方法与结果表述规范，为各类无源器件的互调性能评估提供了统一的技术框架。本报告全面梳理了该标准的立项背景、编制过程、核心技术内容及其与现行国家标准体系的衔接关系，重点分析了标准中关于测试系统配置、校准要求、测量不确定度控制及多载波测试方法等关键技术要点，并深入探讨了标准修订的预期经济社会效益。报告认为，IEC62037-1:2021的发布实施将有效推动我国相关领域技术标准体系的完善与国际化接轨，对提升我国无源器件产品的质量水平与国际市场竞争力具有重要意义。关键词：无源射频器件；互调电平；IEC标准；测量方法；无源互调；射频测试；微波器件AbstractWiththelarge-scaledeploymentof5thgenerationmobilecommunication(5G),InternetofThings,andsatellitecommunicationtechnologies,theintermodulationdistortionofpassivedevicesinRFfront-endsystemshasbecomeincreasinglyprominentandhasemergedasoneofthekeybottlenecksaffectingcommunicationsystemperformance.TounifytheglobaltestingmethodsandevaluationcriteriaforintermodulationlevelsofpassiveRFandmicrowavedevices,theInternationalElectrotechnicalCommission(IEC)officiallyreleasedtheIEC62037-1:2021standardonNovember19,2021.AsthefoundationaldocumentoftheIEC62037series,thisstandardsystematicallyspecifiesthegeneralrequirements,testconditions,measurementmethods,andresultreportingspecificationsforintermodulationlevelmeasurementofpassiveRFandmicrowavedevices,providingaunifiedtechnicalframeworkforintermodulationperformanceevaluationofvariouspassivedevices.Thisreportcomprehensivelyreviewstheprojectinitiationbackground,compilationprocess,coretechnicalcontent,anditsconnectionwiththeexistingnationalstandardsystem,withemphasisonkeytechnicalpointsincludingtestsystemconfiguration,calibrationrequirements,measurementuncertaintycontrol,andmulti-carriertestingmethods.Thereportalsodeeplyexplorestheexpectedeconomicandsocialbenefitsofthestandardrevision.ThereportconcludesthatthereleaseandimplementationofIEC62037-1:2021willeffectivelypromotetheimprovementandinternationalalignmentofChina'stechnicalstandardsysteminrelatedfields,andisofgreatsignificanceforenhancingthequalitylevelandinternationalmarketcompetitivenessofChina'spassivedeviceproducts.Keywords:PassiveRFdevices;Intermodulationlevel;IECstandard;Measurementmethods;Passiveintermodulation;RFtesting;Microwavedevices一、引言1.1研究背景在现代无线通信系统中，射频前端作为连接天线与收发信机的关键组成部分，其性能优劣直接决定着整个通信系统的传输质量。随着通信技术的迅猛发展，特别是5G大规模多输入多输出（MassiveMIMO）、载波聚合以及更高阶调制等技术的引入，射频前端所承载的信号功率密度和频谱占用带宽显著增加，这使得无源器件的非线性效应——无源互调（PassiveIntermodulation,PIM）问题愈发凸显。无源互调是指当两个或多个射频载波信号同时通过无源器件（如天线、滤波器、连接器、电缆组件、双工器等）时，由于器件本身的非线性特性，在载波频率的整数倍组合频率处产生杂散信号的现象。这些互调产物一旦落入接收频段，将对接收灵敏度造成严重恶化，直接影响通信系统的覆盖范围和通话质量。研究表明，当互调电平低于底部噪声一定门限时，系统性能才会得到保证，这使得无源互调指标成为衡量无源器件质量的一项关键性能参数。然而，在IEC62037-1标准发布之前，不同制造商、不同测试机构之间对于无源互调电平的测量条件和评价方法存在较大差异。这种不一致性导致各厂商的产品说明书中的数据缺乏可比性，给产品的选型、验收和工程应用带来了诸多困扰。因此，制定一项统一的国际标准，规范无源射频和微波器件互调电平的测量方法与技术要求，成为国际电工委员会射频器件技术委员会的重要任务。1.2标准基本信息IEC62037-1:2021《无源射频和微波器件互调电平测量第1部分：一般要求和测量方法》由国际电工委员会（IEC）下属的射频连接器分技术委员会（SC46F）负责归口管理，于2021年11月19日正式发布。该标准是IEC62037系列标准的基础性和纲领性文件，其分类号为传输系统，适用于各类无源射频和微波器件的互调电平测量。标准文本以英语和法语两种官方语言出版，采用电子版加密PDF格式发行，售价为646.0元人民币。IEC62037系列标准结构如下：-IEC62037-1：一般要求和测量方法-IEC62037-2：同轴电缆组件互调电平测量-IEC62037-3：连接器互调电平测量-IEC62037-4：无源射频和微波器件互调电平测量——同轴电缆的互调电平测量-IEC62037-5：滤波器的互调电平测量-IEC62037-6：天线的互调电平测量本标准的修订取代了先前版本，纳入了近年来射频测试技术领域的最新研究成果和工程实践经验，体现了国际社会对无源互调问题认识的持续深化和测量技术的不断进步。二、标准立项背景与必要性2.1技术发展与标准需求近年来，无线通信技术经历了从4G到5G乃至Beyond5G的快速演进，频谱资源日趋紧张，通信系统对信号质量的要求不断提升。在这一技术背景下，无源互调问题呈现出以下新特点和新挑战：第一，大功率发射系统加剧了互调效应。5G基站采用了更高的发射功率和更多的发射通道，信号经过无源器件时的功率密度显著增加。根据无源互调的产生机理，互调产物的功率随载波功率呈非线性增长，载波功率每增加1dB，三阶互调产物的功率约增加3dB。这意味着在高功率条件下，即使性能良好的无源器件也可能产生明显的互调干扰。第二，多频段并发工作使得互调组合更加复杂。现代通信系统普遍支持多频段同时工作，不同频段的发射信号之间可能产生多种组合频率的互调产物。这些互调产物既可能落在本系统的接收频段，也可能对其他通信系统造成干扰，这使得互调问题的分析和治理变得更为复杂。第三，新型材料和工艺的广泛应用带来了新的测试需求。随着介质谐振器、陶瓷滤波器、超导滤波器等新型器件的推广应用，传统测试方法可能无法准确反映这些器件在实际工况下的互调性能，需要建立更加科学合理的测量方法和评价体系。2.2相关法规与政策背景在此背景下，积极跟踪并深入研究IEC62037-1:2021国际标准，对于推动我国无源射频器件测试标准的升级完善，提升国产器件的质量一致性和国际竞争力，具有十分重要的战略意义。三、标准主要内容3.1范围与适用对象IEC62037-1:2021标准规定了无源射频和微波器件互调电平测量的一般要求和测量方法。标准适用于工作频率范围为10MHz至100GHz的无源射频和微波器件，涵盖但不限于以下类型：-射频连接器和连接器组件-同轴电缆和电缆组件-滤波器和双工器-天线及天线组件-衰减器、负载和功分器-环行器和隔离器-其他各类无源射频组件3.2术语和定义为统一各相关方对无源互调相关概念的理解，标准对以下关键术语给出了明确定义：无源互调（PIM）：由无源器件或组件的非线性特性所产生的不需要的互调信号。互调电平：在规定测试条件下，由两个或两个以上载波信号激励产生的特定阶次互调产物的功率电平。互调失真：器件传输或反射特性中非线性所导致的信号失真现象。反向互调：在器件输出端产生的、并向输入端方向传播的互调产物。三阶互调产物：由两个载波信号（频率分别为f1和f2）相互作用产生的频率为2f1-f2或2f2-f1的互调信号。测试系统动态范围：测试系统能够测量的最小互调电平与最大载波功率之间的差值范围。残余互调：测试系统自身（不含被测器件）在测试条件下所产生的互调电平。3.3一般要求测试环境条件：标准规定测试应在温度23℃±5℃、相对湿度45%~75%的环境条件下进行。当测试结果可能受到环境因素影响时，应记录实际环境条件并在测试报告中予以说明。对于特殊应用场景，可根据实际工况设定特殊的测试环境条件。测试信号要求：标准规定采用两个等幅连续波（CW）信号作为测试激励信号。载波频率和功率电平应根据被测器件的额定工作条件设定。两路载波信号的频率间隔一般应大于被测器件工作带宽的5%，以确保互调产物能够与载波信号有效区分。测试系统配置：典型的互调测试系统应包括：两路信号源、功率放大器、隔离器、合路器、带通滤波器、被测器件、低互调负载、频谱分析仪等核心组件。系统各组成部分应满足低互调特性的要求，系统自身的残余互调电平应至少低于被测器件规定指标10dB以上，以保证测量结果的准确性和可靠性。3.4测量方法3.4.1反射式测量方法反射式测量方法用于评估器件在信号反射状态下的互调特性。该方法将两路测试信号通过合路器馈入被测器件的输入端，然后在同一端口测量反射的互调产物。反射式测量适用于天线、滤波器等器件的互调性能评估。3.4.2传输式测量方法传输式测量方法用于评估信号通过器件后的互调特性。两路测试信号经合路后输入被测器件，在器件输出端测量传输互调产物。传输式测量适用于电缆组件、连接器等传输型器件的互调性能评估。3.4.3多载波测试方法为更真实地模拟实际通信系统的多载波工作场景，标准还引入了多载波测试方法。该方法使用两个以上载波信号同时激励被测器件，能够更全面地反映器件在实际多载波条件下的互调特性。多载波测试特别适用于评估宽带多频段器件的互调性能。3.5校准与不确定度分析系统校准：标准要求在进行互调测量前，应对测试系统进行完整的校准。校准内容包括：载波功率电平校准、互调产物频率精度校准、系统残余互调验证、频谱分析仪幅度精度校准等。系统校准应定期进行，并保留校准记录。测量不确定度：标准要求测试报告应包含测量不确定度分析。测量不确定度的来源主要包括：信号源功率不稳定度、频谱分析仪幅度测量误差、系统失配误差、温度漂移效应、连接器重复性等。综合不确定度应按照《测量不确定度表示指南》（GUM）的要求进行评定，最终以扩展不确定度的形式在测试报告中呈现。四、标准修订内容分析4.1主要技术变化IEC62037-1:2021相对于前一版本进行了多项重要修订和技术更新，主要体现在以下方面：扩展了适用频率范围。修订后的标准将适用频率上限从原先的较低频段扩展至100GHz，以适应毫米波通信技术发展的需求。新增多载波测试方法。针对5G大规模MIMO系统中多载波并发工作的实际需求，标准新增了多载波测试方法的详细规定，包括载波数量、功率分配、频率配置等具体参数要求。细化了校准和不确定度要求。修订版对系统校准的具体方法和测量不确定度的评定要求进行了更加详细的规定，增加了校准间隔建议、校准记录要求以及不确定度分量的定量分析指南，使测量结果的可比性和可追溯性进一步提升。完善了测试报告格式。标准给出了更加系统的测试报告模板，规定了报告应包含的信息要素，包括被测器件描述、测试条件记录、测量数据表格、不确定度分析、测试结论等。增加了与5G应用的适配性说明。针对5G系统高频段、大带宽、多通道的特点，标准增加了关于5G应用场景下测试配置选择的指导性内容。五、标准实施与应用前景5.1对产业发展的促进作用IEC62037-1:2021标准的实施将为射频无源器件产业链上下游企业提供统一的技术评价准则。对于器件制造商而言，遵循此项国际标准进行产品设计和出厂检验，能够确保其产品性能指标与国际市场接轨，减少因测试方法不一致而导致的贸易纠纷，有利于拓展国际市场。对于系统集成商和运营商而言，采用统一标准进行来料检验和工程验收，能够更加准确地比较不同厂商产品的性能差异，为采购决策提供可靠依据。5.2对质量提升的积极影响无源互调是衡量射频无源器件质量的重要指标。通过IEC62037-1:2021标准的实施，将推动制造企业建立更加完善的互调测试和质量控制体系，从原材料选择、结构设计、工艺控制等方面全面提升产品的互调性能。这也将促进高互调性能材料的研发和应用，推动整个行业的技术进步。5.3对标准国际化的推动深入研究并积极采用IEC62037-1:2021国际标准，是我国参与国际标准化活动、推动标准互认的重要举措。我国相关标准化技术组织可在此基础上，加快推动对应的国家标准和行业标准的制修订工作，实现国家标准与国际标准的同步衔接，提升我国在射频测试技术领域的国际话语权。六、主要起草单位介绍本标准的制修订工作由国际电工委员会射频连接器分技术委员会（IECSC46F）组织推进。SC46F是IEC负责射频连接器、射频电缆组件及相关无源器件标准化工作的专业技术委员会，秘书处设在法国，共有来自中国、美国、德国、日本、英国、韩国、荷兰等数十个国家的技术专家参与工作。SC46F的工作范围涵盖射频连接器的定义、分类、试验方法和质量评定程序，以及与之配套的射频电缆组件和同轴元器件的标准化工作。在无源互调领域，SC46F联合IECTC46（通信电缆和射频连接器技术委员会）下属的相关工作组，统筹推进IEC62037系列标准的立项、编制与维护工作，持续跟踪射频互调测试技术的最新进展，组织国际间的比对验证试验，确保标准技术内容的科学性、先进性和可操作性。近年来，我国在SC46F中的参与程度不断加深。中国电子技术标准化研究院作为IEC中国国家委员会的支撑单位，组织国内相关科研院所和企业深度参与了IEC62037系列标准的制修订工作。国内多家主流射频器件制造商和检测机构也积极参与到国际标准讨论和相关验证试验中，为提升我国在射频无源互调测试领域的国际影响力发挥了重要作用。七、结论IEC62037-1:2021《无源射频和微波器件互调电平测量第1部分：一般要求和测量方法》作为无源互调测试领域的纲领性国际标准，其发布实施为全球范围内无源射频和微波器件的互调性能评估提供了统一的技术规范。该标准的修订充分体现了近年来通信技术发展对测试方法提出的新要求，在多载波测试、频率范围扩展、不确定度评定等方面实现了重要技术突破。参考文献[1]IEC62037-1:2021,PassiveRFandmicrowavedevices,intermodulationlevelmeasurement-Part1:Generalrequirementsandm