发现无源互调(PIM)背后的科学

无源互调 (PIM) 也称为“锈螺栓现象”，是无线行业面临的一大严重问题，并且随着时间的推移这个问题会更加严峻。不断安装新设备以及调制符号的高密度会使PIM造成的困难更加复杂。探索PIM的科学，仔细研究并发现它的重要性，以及能采取哪些措施来解决它。

为什么外部PIM是一个挑战？

无源互调(PIM)会对网络性能和容量产生重大影响。虽然PIM在无线行业早已众所周知，但其在网络性能方面的限制作用越来越严重，现已成为一个紧迫的问题。

对无线通信不断增长的需求提高了频谱利用率，这反过来又在信号干扰和噪声方面带来了新的挑战——包括高阶PIM（和谐波）干扰新频段更容易产生。这些新挑战需要新的解决方案，以有效应对。

PIM是互调失真(IMD)的一种形式，其最基本的形式是两个或多个不同频率的同步信号在非线性环境中相互作用。当这些信号通过非线性系统或设备时，会产生大量新的无用信号，其频率由原始信号频率决定（见下文）。

IMD可以分为几类：有源和无源互调。有源互调(IM)由系统中的有源（供电）设备产生，例如塔顶放大器、接收器和发射器等。有源互调（IM）往往与设计问题有关，并且很容易在系统内识别和纠正。

相比之下，PIM出现在无源、未供电的组件中，这些组件本来应该以线性方式运行——也就是说，它们的输出电流应与其输入电压成正比——例如电缆、连接器和紧固件。然而，当两个或多个频率在非线性无源设备中混合时（见下文）会产生互调信号，如果这些信号落在敏感频带（例如接收频带）中，则会降低站点和网络性能。

信号/干扰的不同组合

如上所述，PIM是由具有非线性特性的无源元件产生。这种非线性是由多种因素引起的，包括强磁场区域中铁磁材料的存在、焊点冷或破裂、不同金属的连接、氧化、生锈等——这就是为何通常被称为“锈螺栓现象”

PIM来源在天线系统的内外部均可找到——如此更难精确定位。外部PIM来源尤其具有挑战性，因为可能出现在信号路径之外的任何地方。随着移动无线网络变得越来越复杂，屋顶和塔变得越来越拥挤，更多的天线和设备共同位于同一站点，外部PIM来源的可能性急剧增加。

除了这些似乎无穷无尽的来源之外，随着时间推移还会出现新的PIM来源。温度变化、空气质量和振动以及使用年限等环境因素都会对系统造成影响。随着系统及其组件的老化，更有可能出现PIM问题，例如生锈。再加上越来越多的运营商在某些小范围内提出更多要求，就会进一步增加PIM问题。

PIM通常会限制无线系统的可靠性、容量和数据速率。除了FDD天线中的Tx通道会影响其自身的Rx通道外，PIM还会影响其他频段和运营商，进一步降低整体系统性能。干扰信号会降低接收器的灵敏度，从而大幅降低下载速度，甚至导致连接断开。即使稍微增加PIM，都会显着降低网络性能。

5G和4G/LTE网络比传统的2G和3G技术更容易受到PIM效应的影响，这是因为带宽增加了，而且每个符号中需要包含更多信息，以支持更高阶的调制方案，这意味着相邻符号值之间的相位空间更小，因此对噪音的容忍度更低。特别是随着客户需要强大的高质量信号，频谱变得更加拥挤时，这些问题根本无法忽视。

在互联时代，解决PIM问题至关重要。随着无线网络密度增加，与多个运营商共享站点的现象也越来越普遍，每个运营商都部署了新的频段和与过去相比更加复杂的系统。“而且如上所述，高阶调制方案对干扰比过去使用的调制方案更加敏感。”

随着时间推移，这意味着与PIM相关的问题会越来越普遍。要知道，PIM不仅会降低性能，还会降低基站的覆盖范围、价值和投资回报。

值得庆幸的是，随着这些问题的不断发展，相应的技术方案也在不断发展。市场上有多种资源可以识别和解决PIM，包括3M™ PIM减轻套装1000。

解决PIM是一项艰巨挑战，尤其是在日益无线化的世界中。但是，您可以通过花时间学习，知道如何识别它和其来源，为创造一个更好的网络做好准备。

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