Passive Intermodulation PIM
Neuer Ansatz zur Charakterisierung von PIM-Signalen
Mit steigenden Datenraten und Reichweiten in der Mobilkommunikation gewinnen Messmethoden zur Charakterisierung passiver Intermodulation (PIM) an Bedeutung. Ein neues Testsystem der PTB ermöglicht nun die rückführbare Erfassung von PIM-Signalen - damit lassen sich HF-Komponenten präzise untersuchen.
In Mobilfunk-Basisstationen werden hohe elektrische Leistungen im Hochfrequenzbereich benötigt. Bei solchen Pegeln zeigen passive Hochfrequenzkomponenten ein nichtlineares Verhalten. Dies fällt stärker ins Gewicht, wenn sich die Oberflächen alterungsbedingt verändern.
Mögliche PIM-Quellen finden sich innerhalb von Kabeln (lose oder zu feste Verbindungen), aber auch Gegenstände aus der Umgebung kommen dafür in Frage, etwa rostige Metallzäune in der Nähe einer Basisstation, die mit den abgestrahlten Signalen interagieren. Im Ergebnis kommt es zunehmend zu unerwünschter passiver Intermodulation, was bedeutet, dass Teile der hochfrequenten Leistung in angrenzende Frequenzbänder konvertiert werden. Wenn solche parasitären PIM-Signale in das Betriebsfrequenzband eines anderen Empfängers fallen, können sie Störungen verursachen. Entsprechend wichtig ist es deshalb, PIM genau messen zu können. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass die Empfängerempfindlichkeit nicht beeinträchtigt wird und die Leistungsfähigkeit des Kommunikationssystems erhalten bleibt.
Vektorielles Verfahren für höhere Genauigkeit
Die Physikalisch Technische Bundesanstalt PTB hat im Rahmen des europäischen Metrologieforschungsprojektes FutureCom gemeinsam mit der FH Aachen und der Heuermann HF-Technik GmbH ein neues Setup für die vektorielle Erfassung (nach Betrag und Phase) von PIM-Signalen entwickelt. Es regt einen Prüfling mit zwei Sinussignalen unterschiedlicher Frequenz an und erfasst den Betrag und die Phase des Signals bei der Intermodulationsfrequenz. Das führt zu einer höheren Genauigkeit als bei skalaren Messgeräten, welche für Messungen vor Ort eingesetzt werden.
Modellierung und Kalibrierung für rückführbare Messungen
Das von der PTB entwickelte Kalibriermodell berücksichtigt die vektorielle Messgröße und die Frequenzumsetzung. Der physische Port wurde durch drei logische Ports modelliert, die sich auf die beiden Anregesignale und das PIM-Signal beziehen. So können die Fehlerterme und die relevanten Messunsicherheitsbeiträge modelliert werden. Es werden fünf Kalibriernormale verwendet, die im Rahmen des Projektes charakterisiert wurden, um die Rückführung zu gewährleisten. Damit gelang es, PIM mit bekannter Messunsicherheit im 5G-Frequenzband N1 (2,1 GHz) zu bestimmen.
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