單來講，無源互調（PIM）是典型非線性混頻情況的一種表現，而（大多數情況下）非線性混頻在電子系統中非常有用。當兩個或多個載波信號頻率遭遇非線性混頻時會產生PIM，最終得到的信號中包含了附加的無用頻率，這就是互調產物。由于PI M可能會在信號路徑上的各個點處產生這些互調產物，因此也可能在濾波后產生，這個問題就令人頭疼。關于射頻和無線的熱門話題有很多：5G首當其沖，還有小基站和MIMO等等，僅列舉一二。這其中有些是嶄新的概念，幾年前還不存在或只是一些理論，而其他一些則是別名更為人所知，例如“分集天線”，它當中就有MIMO的概念，只不過更“靜態”，通常缺乏當今MIMO動態方面的特性。

但還有另一個術語如今得到更多的關注：無源互調（PIM）。PIM是什么？簡而言之，它是RF信號路徑中由材料引起的非線性。Keysight應用筆記（參考文獻1）中是這樣對其定義：“PIM是由兩個或多個RF信號混合所產生的無用信號，由RF路徑中的無源器件（如天線、電纜或連接器）的非線性所引起。PIM產物是由鐵磁材料、不同金屬連接點、金屬氧化物連接點、受污染連接點和RF連接器接觸不良所引起的大功率音調混合的結果。”簡單來講，PIM是典型非線性混頻情況的一種表現，而（大多數情況下）非線性混頻在電子系統中非常有用。當兩個或多個載波信號頻率遭遇非線性混頻時會產生PIM，最終得到的信號中包含了附加的無用頻率，這就是互調產物，如圖1所示。

圖1：電路和系統設計人員所熟知的頻率混合及互調信號產物概覽。（圖片來源：Keysight Technologies）

由于PIM可能會在信號路徑上的各個點處產生這些互調產物，因此也可能在濾波后產生，這個問題就令人頭疼。Keysight應用筆記中很明確地提到了這一點（圖2）：“雖然濾波可以減少發射器路徑上功率放大器所產生的無用信號，但卻無法濾除RF信號路徑中無源元件（如天線、電纜或連接器）的PIM產物。”文末的參考文獻深入研究了PIM，對其來源、效應和含義提供了更多的觀點和看法。

圖2：此通信系統的基本方框圖和頻段圖顯示了PIM相關信號是如何“爬入”到系統中。

PIM在某些頻段會對無線鏈路產生各種各樣的問題，而隨著無線技術推進到數十GHz的電磁頻譜范圍，問題可能會更嚴重。在這些高頻率下，由PIM引起的互調產物會影響鄰近信道并降低系統性能、裕量和信噪比（SNR）。由于PIM會使有線電路產生紋波，因此還會產生級聯效應。而且，雖然PIM的負面影響確實存在，但其實際幅度卻很小，很難通過儀器識別，因此難以捕獲和診斷。Anritsu應用筆記（參考文獻2）指出：“現場實驗表明，下載速度顯著下降與PIM輕微增加有關。路測顯示，當殘留PIM電平從-125dBm增加到-105dBm時，雖然這個數字不算糟糕，但下載速度卻下降了約18%。”這樣小的PIM電平卻會導致非常大的性能下降。

這有些歷史諷刺意味。PIM這種物理現象并不新鮮，只是上述表現及其后果新鮮。長久以來，不同金屬及其物理接口的調整和非線性效應一直是潛在的問題根源。甚至還有奇聞趣事說，有人可以通過他們的牙齒“接收”并甚至聽到AM電臺廣播，因為他們的牙齒和補牙材料之間的某種相互作用充當了傳統晶體收音機設計中的二極管。

為了最大限度地減少PIM效應，各電纜和連接器等無源元件的供應商正努力盡可能地減少PIM的潛在來源，并為其設計測試方法，這可不是件簡單的事。用富有哲理性的話來說，PIM狀況的發生就好像在替這些無源元件說：“誰叫你在設計時不給我足夠的尊重和考慮（至少一開始沒有……），那我就證明我真的很重要……而且我很難分析和建模！”

如果你去看有關射頻和微波系統設計的出版物中的廣告——誠然，用這個來對設計讀者感興趣之處做評判不太準確——你會看到其中有很大一部分都是講基礎性電纜、互連和電纜組件，它們通常都強調其平坦度、阻抗穩定性和相位相關性能，而忽略溫度變化、低PIM、匹配性能等優點。我認為供應商在廣告中說的是“我們幫您避免問題”。這與有源器件的廣告形成對比，后者往往是讓您了解更多：獲取更大功率、工作帶寬更大、實現更高效率，同時線性度增加，等等。我想這能讓您了解到工程的真實情況。

所以，你只能指望你的基本無源元件不會壞事，否則你還能指望什么？你可能認為這很不公平。但是生命（和設計）本就不公平，而PIM為GHz級產品的設計人員又增加一項，使他們在設計產品時必須要習慣它，并通過仔細的元器件選擇或其他技術來盡可能地減小它。正如他們所說，“要習慣它”。

你在設計中碰到過PIM問題嗎？你是否認為這是個潛在的問題，如果你不關心，它就有可能影響你，或者在你遇到性能下降的時候，可能讓你花費數小時時間去找出難找的根源？