Bandpässe und Messfilter für empfindliche PIM-Messungen
von Kathrein Austria
 
Passive Intermodulation - Entstehung und Messtechnik

Intermodulationsprodukte entstehen bei einer Übertragung von mindestens zwei Wechselstromsignalen (HF-Träger) über einen gemeinsamen Ausbreitungsweg mit nichtlinearer Kennlinie. Typische Bauteile mit einer nichtlinearen Kennlinie sind z. B. alle Halbleiter, wie Transistoren und Dioden mit üblichen Intermodulationsabständen von 60 – 80 dB. Für eine lineare Signalübertragung sind diese Werte im Normalfall ausreichend.

Bei passiven Hochfrequenzkomponenten, wie z. B. Steckverbinder, Kabel und Filtercombiner,werden Sende- und Empfangssignale gemeinsam übertragen.
 
Das bedeutet, dass hierbei die im Pegel um bis zu 160 dB niedrigeren Empfangssignale nicht durch die von Sendesignalen erzeugten Intermodulationsprodukte gestört werden dürfen. Derartige Komponenten müssen zudem eine sogenannte „passive“ Intermodulationsfestigkeit mit Abständen von über 160 dB einhalten.

Die Messung dieser Intermodulationsgrößen erfordert einen Messaufbau von hoher Qualität mit entsprechend intermodulationsarmen Bauteilen. Sie sollten im Störabstand mit mindestens 10 dB besser als der zu messende Wert spezifiziert sein.
 
Der Messaufbau besteht üblicherweise aus folgenden Komponenten:
 
1. Zwei Signalgeneratoren zur Erzeugung der TX-Signale mit nachgeschalteten
Leistungsverstärkern (ca. 100 Watt), die über einen 3 dB Koppler zusammengeschaltet sind.
 
2. Ein nachfolgender Bandpassfilter zur Unterdrückung von Nebenwellen bzw. Eigenstörungen der Signalgenerierung.
 
3. Bei der Reflektionsmessmethode ein RX/TX-Duplexfilter zum Weiterleiten der Sendesignale auf das Messobjekt mit nachfolgendem Absorptionswiderstand sowie zum Ausselektieren der im Messobjekt erzeugten Intermodulationsprodukte.
 
4. Die Pegelmessung dieser Produkte erfolgt im nachgeschalteten Spektrumanalysator.
 
5. Bei einer zusätzlichen Durchgangsmessung wird ein zweiter RX/TX-Duplexfilter am Ausgang des Messobjekts benötigt. Dieses Messobjekt übernimmt ebenfalls die Trennung der TX-Signale von den IMA-Produkten. Es leitet diese auf den Absorptions-Widerstand bzw. den Spektrumanalysator weiter.
 
Die Messdynamik des kompletten Messaufbaus wird im Wesentlichen durch die Eigenschaften der verwendeten Duplexfilter und Bandpassfilter bestimmt.
 
Hierfür sind von der Fa. Kathrein Austria Ges.m.b.H. spezielle Messfilter für alle bekannten Mobilfunkfrequenzbereiche entwickelt worden. Diese sind spezifiziert mit Intermodulationsabständen von minimal 179 dB (typisch 185 dB). Sie ermöglichen damit IMA-Messungen von bis zu 170 dB. Weitere herauszuhebende Merkmale dieser Filter sind geringe Durchgangsdämpfungen und hohe Selektionseigenschaften. Mit diesen Filtern können in Kombination mit den oben genannten Komponenten komplette Messplätze aufgebaut werden. Aber auch vorhandene IMA-Messplätze können durch entsprechendes Zuschalten der Kathrein-Filter in ihrer Messdynamik deutlich verbessert werden.