一、背景介绍
无源互调（PIM）是蜂窝移动通信系统中众所周知的问题。蜂窝基站的下行链路信号在射频路径中的无源非线性结点处混合，产生新的信号。如果这些新信号（互调产物）落入运营商的上行链路频段，它们可能会提高噪声基底并降低系统性能。
工厂用无源互调测试设备已经在产业中应用了20多年。射频设备制造商使用该设备来验证他们生产的组件是否具有低无源互调性能。当使用2x 43 dBm（20 W）测试信号进行测试时，通常可以实现低于-107 dBm（-150 dBc）的。大约十余年后出现了外场无源互调测试设备，用于确保完成的蜂窝基站的无源互调够低。外场测试不仅验证了射频组件的状况，还验证了安装人员在组装现场时应用了适当的工艺技术。三阶互调产物（IM3）电平通常指定并实现低于-100 dBm（-143 dBc）。
即使使用低PIM组件和完美的安装技术，由于PIM源位于天线之外，站点的PIM性能仍然很差。在这些情况下，从天线发射的信号激发出天线主波束中的非线性，以及天线几个波长内任何方向上的非线性。这些非线性以惊人的高电平将互调产物辐射或直接耦合回天线系统。在系统接收机处测量时，外部PIM源产生高达-50 dBm（-93 dBc）的IM3的情况并不罕见！
外部无源互调通常是由金属间接触松动引起的。其中一些无源互调源相对容易识别：
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屋顶上的空气处理设备
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重叠的金属防水板层
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金属板电缆桥架
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金属板屋顶通风口
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生锈的金属物体
其他外部无源互调源不太明显：
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屋顶材料遮挡了松散的金属连接
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天线后面的电缆吊架松动
2010年，安立公司发明了一种名为Distance to PIM™（DTP）的专利技术，可以精确定位PIM故障。DTP显示了天线系统内PIM问题的位置，以及与天线系统外的外部PIM源的距离。这是在提高从外场无源互调测试中收到的信息质量方面迈出的令人难以置信的一步。但是，在确定天线外的外部PIM时仍然存在一个问题，DTP可以告诉你PIM源距离天线有多远，但不能告诉你角度。如果天线的波束宽度为120°，则PIM可以位于DTP测量的120°弧上的任何位置。
此外，根据站点配置，天线前后可以同时有多个无源互调源。这通常发生在屋顶场地，天线从建筑物的边缘凹入或隐藏在隐蔽板后面，以提高场地的美观性。
安立公司可以提供工具，帮助技术人员确定外部无源互调的精确位置。使用安立PIM Hunter™探头和手持频谱分析仪，技术人员可以使用传统的干扰探测技术来定位现场的外部PIM源。本文描述了测试过程，并提供了测试时需要考虑的重要指南。
二、测试过程
该过程从传统的现场无源互调测试开始。安立MW82119B PIM Master™等PIM分析仪用于生成两个高功率CW测试信号，并将其注入被测系统。这些信号通过天线馈电系统传播，并辐射射频路径中的任何PIM源。天线外的PIM源就像点源辐射器一样，从原点向各个方向发送互调产物信号。这些信号沿天线方向返回，通过天线馈电系统到达无源互调分析仪接收机。三阶互调产物频率（IM3）的幅度由PIM分析仪测量并显示。
如果无源互调电平高于所需值，则记录该值，然后估计有问题的无源互调源距离天线孔径有多远。这可以通过使用PIM Master分析仪的DTP/DTP覆盖功能来确定。此功能将放置在天线孔径上的无源互调源与现场实际存在的无源互调源之间的距离进行比较，并报告相对距离。记录此值。有了这些信息，您就有了开始外部PIM搜索的大致起始距离。
Field Master™ MS2080A
使用 MS2080A 与PIM Hunter Probe查找PIM源
由于无源互调分析仪使用两个CW测试信号来激励系统中的无源互调源，因此生成的IM3信号也是CW信号。将安立PIM Hunter Probe和适当的带通滤波器连接到频谱分析仪的射频输入端口，并调整频谱分析仪的中心频率，使其与无源互调分析仪测量的IM3频率相匹配。将限制线（Limit Line）设置为比您要查找的IM3水平低约10dB，然后打开限制报警。启动无源互调分析仪生成高功率测试Tone，并开始寻找外部无源互调源。当频谱分析仪上测量的IM3值增加到极限线以上时，会发出声音警报，这意味着您靠近无源互调源。
IM3信号电平与外部无源互调源的距离
如上图所示，当探头尖端靠近无源互调源时，频谱分析仪上测量的IM3值会迅速增加。当探头尖端移动到无源互调源之外时，IM3电平迅速降低。在距离无源互调源15cm的范围内，IM3值的变化通常为10 dB。在感兴趣的区域来回移动探头尖端，直到识别出最大信号位置。用显眼的胶带标记这些点，或用无源互调吸收材料覆盖该区域，然后继续搜寻。继续探测区域，直到识别出所有重要的外部无源互调源。
当探头尖端远离PIM源时，出现高信号变化并不罕见。这是由于来自多个PIM源或现场反射表面的IM3信号的多径衰落造成的。一旦接近PIM源，来自该PIM源的信号就会占据主导地位，从而减少信号电平的变化。
三、识别后纠正PIM问题
在某些情况下，外部无源互调源可以在首次对现场进行无源互调搜索时轻松修复。示例可能包括除锈并在钢制物体上涂上一层新漆，拧紧安装硬件，或将金属物体包裹在射频吸收泡沫中以衰减PIM。
在其他情况下，可能需要更复杂的维修，无法一次解决。一个典型的例子可能是需要维修的屋顶材料表面下方看不见的金属接触点。在这些情况下，最好明确记录关注的区域，并临时“修复”，以确定永久修复可能带来的性能优势。目前使用的临时修复措施包括在无源互调探测期间确定的无源互调源上铺设夹有PIM抑制层的屋顶卷材或射频吸收泡沫。
无源互调分析仪在外部无源互调识别和修复过程中具有多种用途。它首先充当高功率信号源，使PIM Hunter能够精确识别外部PIM位置。它还执行必要的通过/失败测量，以记录永久和临时修复是否符合系统要求。
四、结论
识别外部无源互调源的位置一直是全球移动运营商面临的一个极其困难的问题。借助安立公司的PIM Hunter™、PIM Master™、Field Master™和Spectrum Master™产品，运营商终于拥有了精确识别外部PIM源所需的工具组合。一旦确定，可以采用各种PIM缓解技术来降低PIM水平并提高系统性能。