由二個頻率產生的三階互調失真是現代通信系統中普遍存在的問題。當系統中二個(或更多)的載頻信號通過一個無源器件，如天線、電纜、濾波器和雙工器時，由于其機械接觸的不可靠，虛焊和表面氧化等原因，在不同材料的連接處會產生非線性因素，這就像混頻二極管。

二個載頻信號(F1和F2)及其二次諧波(2F1和2F2)所進一步產生的最大互調產物就是三階互調失真(2F1-F2和2F2-F1)。三階互調產物(IM3)的典型指標是當二個+43dBm的載頻信號同時加到被測器件(DUT)時，其產生的IM3值不大于-110dBm，也就是-153dBc。

三階互調失真會降低通信系統的性能。發射信號中過大的三階互調產物會干擾其它的接收機，最終造成接收機無法正常工作。通常，設計者較為關心有源器件的互調測試。但是隨著通信系統的發展和系統質量的提高，對無源互調的測量也越來越重視了。

WCDMA系統的無源互調

在GSM900/1800和800MHz CDMA通信系統中，由發射頻段產生的三階互調產物會落入到它們各自的接收頻段。而WCDMA頻段則不同，其發射頻段(2110MHz～2170MHz)產生的三階互調產物不會落入到其自身的接收頻段(1920MHz～1980MHz)，而會落到發射頻段。通過以下數學計算可以來驗證這個現象。

三階互調產物FIM3=2F1-F2，其中F1=[2110、2170]，F2=[2110、2170]。要證明FIM3≠[1920、1980]，只要求出FIM3的取值范圍，再看這個集合與[1920、1980]是否有交集即可。

要求FIM3的取值范圍，關鍵要求出其最小值FIM3(min)和最大值FIM3(max)：FIM3(min)=2F1min-F2max=2×2110-2170=2050;FIM3(max)=2F1max-F2min=2×2170-2110=2230。可見，FIM3=[2050、2230]與[1920、1980]無相交部分，也就是說FIM3≠[1920、1980]。

通過計算工具也可以表征WCDMA頻段三階互調的變化趨勢，這種變化趨勢與上述計算結果是一致的，見圖1所示。

圖1a表示了當F1=2110.0MHz，F2從2110.0MHz向2170.0MHz方向變化時，IM3從2050.0向2110.0MHz的變化趨勢;圖1b表示了當F1=2110.0MHz，F2從2170.0MHz向2110.0MHz方向變化時，IM3從2230.0向2110.0MHz的變化趨勢。

從以上情況可以發現，無論F1和F2在2110.0MHz～2170.0MHz范圍內如何變化，其IM3均不會落入到1920.0MHz～1980.0MHz頻段，而會落到2050.0MHz～2170.0MHz頻段。此外，WCDMA系統的七階互調會落入其接收頻段，如IM7=4×2110-3×2170=1930MHz，有關這個問題將另文討論。

在WCDMA系統中，如果在發射頻段產生一個-110dBm的無源互調信號，也就是干擾信號，這可能會給系統帶來影響，因為這個數值已經大于系統中有用信號的最小幅度了。

在GSM900/1800和800MHzCDMA通信系統中，由發射頻段產生的IM3會落入到各自的接收頻段。在這三種系統的無源互調測量系統中，通常采用雙工器和濾波器來提取IM3值。圖2是一個典型的GSM900接收頻段的二端口器件無源互調測量系統(BXTPIM900)。

圖2 BXTPIM900二端口無源互調測量系統

當F1和F2通過DUT時，DUT的輸出存在4個頻率分量F1、F2、2F1-F2和2F2-F1，其中F1和F2直接被大功率低互調負載所吸收，而2F1-F2和2F2-F1則被雙工器提取出來，濾波器則是為了進一步濾除F1和F2，以提高頻譜分析儀的動態范圍。由于三階互調產物全部落入接收頻段，故可以采用標準的雙工器和濾波器。

而WCDMA頻段則不同，從上述分析中我們發現，其發射頻段(2110MHz～2170MHz)產生的IM3值落到了發射頻段，也就是說IM3值和F1及F2靠的很近。在這種情況下，無法采用雙工器將IM3提取出來，而要采用其它方法。

圖3參照了IEC推薦的發射頻段IM3測試方法。

BXTPIM2100T WCDMA二端口無源互調測量系統

圖3 BXTPIM2100T WCDMA二端口無源互調測量系統

二個46dBm的CW信號分別通過合路器合成到一條傳輸線中并加到DUT上，合成信號通過DUT后被一個低互調負載吸收，其中-30dB的信號被定向耦合器耦合出來，通過一個可調帶通濾波器，在頻譜分析儀上測試出允許的IM3值。

從測試原理和方法看，無源互調的測試并不復雜，但是要完成準確的測試卻并不容易。在搭建測試系統時，要注意系統中的每個環節。

(1)功率放大器。在一些PIM測試系統中，通常采用43dBm的功放。然而在WCDMA系統中，由于WCDMA信號的高峰均功率比而對系統的發射功率提出了更高的要求，也就是說WCDMA系統中的無源器件會在更高的射頻功率電平下工作。所以WCDMA無源互調測量系統中的功率應盡可能大，但是由于受到放大器成本和合路器功率容量的限制，通常采用46-47dBm的功率放大器。

(2)定向耦合器。采用30dB定向耦合器是考慮到輸入到頻譜儀的F1和F2功率總和盡可能小，一來可使頻譜儀工作在安全電平下，二來可避免大功率信號在頻譜議內產生有源互調，可以通過帶通濾波器將F1和F2抑制到0dBm以下。

(3)濾波器。由于WCDMA三階互調產物落在發射頻段，所以無法用固定濾波器來提取IM3分量。可以采用可調的帶通濾波器來完成這個功能。帶通濾波器的Q值應盡可能的高，建議采用五節帶通濾波器。

(4)測試系統。從無源互調測試原理考慮，測試系統應固化在標準機箱內。這樣可以避免很多影響測試精度的不確定因素，如可以用半柔電纜來替代編織電纜，合理掌握接頭的連接力矩，防止系統中的器件的移動而導致的接觸不良等因素影響測試。

(5)測試電纜。在整個系統中，惟一需要經常移動的就是DUT和連接DUT的電纜。雖然皺紋電纜和半柔電纜的自身無源互調性能很好，但是這些電纜并不能作為測試電纜應用，原因是不能反復彎曲。所以，只能采用特種編織電纜或者微波電纜來做無源互調的測試電纜，如RG393，這種電纜自身的PIM值可以達到-165dBc。

良好的通信質量是由載頻/干擾比(C/I)指標來保證的，“I”值應盡可能低。理想情況下，“I”值應小于接收機的噪聲底。從上述分析可以證明，產生無用干擾的一個主要原因就是無源互調。

WCDMA系統目前正處于起步階段，其無源互調的測量也沒有標準可依，目前只有少數企業在從事WCDMA無源互調測試的研究。但由于這個指標會直接影響到無源器件的生產和制造，進一步影響到系統的性能，目前已有越來越多的無源器件制造商和基站制造商開始關心這個指標，相信在不遠的將來就會有合適的無源互調測量系統誕生。