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互調(diào)失真（IMD）是音頻電路設(shè)計(jì)者們眾所周知的實(shí)現(xiàn)高保真的阻礙。同時(shí)，高頻電路設(shè)計(jì)工程師也非常重視這個(gè)參數(shù)。在無(wú)源電路（如天線(xiàn)，電纜和連接器）中，互調(diào)失真也會(huì)存在，即無(wú)源互調(diào)（PIM）。很簡(jiǎn)單，PIM會(huì)造成干擾，PIM的產(chǎn)生是由于無(wú)源電路中的非線(xiàn)性引起。通常被傳輸信號(hào)都是由基波和其諧波成分組成。當(dāng)相鄰兩個(gè)或多個(gè)信號(hào)同時(shí)傳輸時(shí)，電路中的非線(xiàn)性會(huì)導(dǎo)致不同的信號(hào)諧波混合并產(chǎn)生額外的雜散信號(hào)，這些雜散信號(hào)會(huì)阻塞或干擾接收器所需信號(hào)的接收。

不希望出現(xiàn)的PIM產(chǎn)物可能是由若干因素導(dǎo)致的，包括了傳輸?shù)亩鄠€(gè)信號(hào)的振幅與頻率、電路傳輸線(xiàn)的結(jié)構(gòu)以及應(yīng)用中的電流密度和功率水平等。當(dāng)存在多個(gè)信號(hào)時(shí)，通常用它們的基頻f1和f2來(lái)描述。它們的PIM信號(hào)的頻率則是由基頻信號(hào)的不同諧波之間的產(chǎn)生的。

如果用f1和f2表示兩個(gè)基波頻率，信號(hào)的二次和三次諧波2f1和3f1以及2f2和3f2，將產(chǎn)生其頻率接近兩個(gè)原始信號(hào)的四個(gè)額外信號(hào)：3f1 - 2f2;2f1 - f2;f1;f2; 2f2 - f1和3f2 - 2f1。根據(jù)發(fā)射/接收機(jī)的緊湊設(shè)計(jì)，PIM造成的雜散信號(hào)可能會(huì)落在接收機(jī)的帶寬內(nèi)并干擾兩個(gè)所需信號(hào)的接收。

例如，在蜂窩頻率范圍內(nèi)，原始的發(fā)射頻率分別為890MHz和892MHz的信號(hào)f1和f2可能會(huì)產(chǎn)生頻率為1780 MHz的2f1,頻率為2670 MHz的3f1, 頻率為1784 MHz的2f2, 以及頻率為2676 MHz的3f2。除了890MHz和892 MHz的f1和f2之外，由此產(chǎn)生的PIM產(chǎn)生的雜散信號(hào)頻率還將包括3f1 - 2f2 = 886 MHz; 2f2 - f2 = 888 MHz; 2f2 - f1 = 894 MHz; 和3f2 - 2f1 = 896 MHz。與5階互調(diào)雜散信號(hào)相比，3階互調(diào)雜散信號(hào)具有更高的振幅且會(huì)造成更嚴(yán)重的問(wèn)題。正因?yàn)槿绱?，PIM評(píng)估通?？紤]的是三階互調(diào)雜散信號(hào)，而不是第五階或更高級(jí)別的互調(diào)雜散產(chǎn)物。

可以明顯看出，接收通道的頻率與發(fā)射通道的頻率非常接近，非常可能受到高PIM產(chǎn)物的影響。PIM產(chǎn)生的信號(hào)幅度很大程度上取決于原始信號(hào)的功率水平。同時(shí)需要注意的是這個(gè)例子只展示了兩個(gè)信號(hào)及其二次和三次諧波;如果具有更多的基波信號(hào)和更高的信號(hào)幅度，其中混合過(guò)程中涉及更多的諧波，產(chǎn)生的PIM產(chǎn)物將會(huì)變得更加復(fù)雜。

金屬對(duì)PIM的影響

PIM的產(chǎn)生通常歸咎于無(wú)線(xiàn)基站和其他通信系統(tǒng)（例如同軸連接器接口）的金屬對(duì)金屬觸點(diǎn)的質(zhì)量。系統(tǒng)中諸如發(fā)射機(jī)連接器接口等部分，由于電路接口的接觸不良，或者來(lái)源于金屬表面上的污物或氧化以及其他形式的污染等造成的金屬-金屬的不一致性，從而導(dǎo)致非線(xiàn)性。當(dāng)這些接觸不良或污染的金屬-金屬表面施加的電壓，且具有高電流密度下時(shí)，其非線(xiàn)性就會(huì)電路中產(chǎn)生PIM產(chǎn)物。

對(duì)于電路材料廣泛的研究表明，PIM更多的是由電路、組裝或系統(tǒng)設(shè)計(jì)造成的，而不是由于電路材料本身的性質(zhì)，如介電常數(shù)、介質(zhì)損耗所導(dǎo)致的。盡管如此，選擇一種恰當(dāng)合適的電路材料可幫助保持較低的PIM水平，而減小PIM的重點(diǎn)在于設(shè)計(jì)中的金屬表面。具有銅-介質(zhì)界面較光滑的銅箔表面的電路板材相比粗糙的銅箔表面的電路板材會(huì)展現(xiàn)出更低的PIM。由于這種材料特性，尋求具有低PIM的印刷電路板（PCB）天線(xiàn)的設(shè)計(jì)者即可選擇在銅-介質(zhì)基板界面處具有最小銅表面粗糙度的電路層壓板。

選取羅杰斯公司的RO4534?電路板進(jìn)行了一些PIM的實(shí)驗(yàn)。RO4534?是一種低PIM，天線(xiàn)級(jí)，高頻電路層壓板，在10GHz下具有0.0027的低損耗因數(shù)，Dk值是3.4±0.08。為了探究電路材料在高頻PIM性能中的作用，在同一片RO4534?電路層壓板上設(shè)計(jì)了三種不同類(lèi)型的微帶電路，以比較相同的材料上電路結(jié)構(gòu)的差異如何影響PIM性能。

這三種電路分別是微帶傳輸線(xiàn)，邊緣耦合帶通濾波器（BPF）和階梯阻抗低通濾波器（LPF）。 三種電路的電流密度不同，PIM性能也不同。最小電流密度為4.5 A / m的微帶傳輸線(xiàn)具有-157 dBc的最低PIM。BPF在其邊緣耦合部分具有23 A / m的高電流密度，在三個(gè)電路中的PIM性能最差，為-128 dBc。 在這兩者之間，電流密度落在微帶傳輸線(xiàn)和BPF之間的LPF（12 A / m）的PIM性能也在兩個(gè)其他電路之間，為-143 dBc。

由同一組線(xiàn)路板材料制作的電路在PIM性能上的如此巨大的差異表明：電路是造成PIM差異的原因，而不是材料。電路結(jié)構(gòu)的差異造成了電流密度的差異以及對(duì)電路的線(xiàn)性度的影響，由此產(chǎn)生的PIM性能的差異。如最簡(jiǎn)單的電路- 微帶傳輸線(xiàn)- 具有最低的電流密度和最佳的PIM性能。本質(zhì)上，一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)線(xiàn)性特性的電路具有優(yōu)秀的PIM性能，就像線(xiàn)性度較低的電路結(jié)構(gòu)會(huì)有更差的PIM性能一樣，即使使用相同的電路材料。

盡管PIM不是一種電路材料的基本屬性，但羅杰斯公司(Rogers Corp.)對(duì)天線(xiàn)級(jí)電路材料的PIM性能進(jìn)行研究和分析已有相當(dāng)一段時(shí)間(17年)。在這段期間，大量的測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)能幫助我們深入了解這些材料上制造的電路以及材料本身，并幫助我們更好地理解這些材料本身以及信號(hào)功率和電流密度對(duì)PCB PIM性能的影響，從而幫助我們的客戶(hù)開(kāi)發(fā)低PIM PCB天線(xiàn)和其它無(wú)源電路設(shè)計(jì)，例如濾波器等。因此，羅杰斯的天線(xiàn)級(jí)材料，如RO4534?層壓板，在寬帶頻率范圍內(nèi)可提供一致、可預(yù)測(cè)的PIM性能，從而能夠設(shè)計(jì)出線(xiàn)性度最高的多種電路結(jié)構(gòu)。