什么是无源互调(PIM)?如何优化PIM系统测试?
互调是什么意思?如何改善无源互调 (PIM) ?
互调是在有源系统内或来自外部源的不想要的频率分量组合的现象。两个或多个信号的组合会产生另一个信号,该信号可能会落入系统的另一个频段,并对系统造成干扰。
互调失真是如何产生的?
在任何无线传输系统中,接收器的效率非常重要,接收信号中的任何干扰都可能导致服务中断。开发人员和网络工程师确保系统按照技术规范进行设计、测试和实施,以便高效工作。由于我们的无线生态系统必须支持大量的客户和服务,发射站和设备的数量呈指数级增长。所有这些设备都以连续发射射频波的形式交换信息。在引入3G和 LTE网络后的这十年中,频段的数量也有所增加。为了与其他无线标准共存,任何无线传输系统都应在互调失真的受控规范内。
互调主要有两种类型,无源互调和有源互调。
有源互调
有源互调发生在有源电子系统中,其中系统内或来自外部源的两个或多个信号组合并产生其频率倍数和产品。这些信号通常是低功率的,但在某些情况下,它的功率足以使另一个接收信号失真。
无源互调-PIM无源互调简单理解
当多个信号在非线性无源器件(如定向耦合器、功率分配器、功率分配器、射频隔离器、射频环行器、衰减器和适配器等)中组合时,就会发生无源互调……无源互调 (PIM) 作为互调失真的一种,已经成为现代通信行业中产生干扰的一大难题。信号发射通道中无源器件产生的 PIM干扰信号会进入信号的接收通道,使信号接收通道中的噪声变大,降低无线通信系统的质量。为了降低这种干扰,无线电管理当局制定了相应的规范要求,在无源器件的生产过程中对它们进行严格的 PIM指标测试是非常重要的。
无源系统产生的互调信号对通信网络而言,是一个干扰信号。互调干扰会使基站接收机的底噪抬升,严重时会使基站接收机达到饱和,严重影响基站性能,造成通信网络容量减小,用户感知度下降。如何改善无源互调 (PIM) ?我们先从什么是无源互调(PIM)? 无源互调(PIM)产生的原因开始找寻解决方案。
什么是无源互调(PIM)? 无源互调(PIM)产生的原因是什么?
无源互调 (Passive Intermodulation - PIM)是射频信号路径中两个或多个射频信号,因各种无源器件(例如天线、电缆或连接器) 的非线性特性引起的混频干扰信号。在大功率、多信道系统中,铁磁材料、异种金属焊接点、金属氧化物接点、被污染的器件和松散的射频连接器都会产生信号的混频,其最终结果就是PIM干扰信号。
如果两个基波信号的频率分别为f1 和f2,那么PIM干扰信号的频率(F_ PIM) 可用以下公式来描述:
如果两个基波信号的频率分别为f 1 和 f 2,那么 PIM扰信号的频率(F_ PIM)可用以下公式来描述: F_PIM = m * f 1 ± n * f 2
其中 m 和 n 是正整数, m 和 n 的和叫做混频信号的阶数。
一般情况 下,三阶PIM分量 ( 2f 2 - f 1或2f 1 - f 2 ) 信号的功率最大,这也是我们通常需要额外关注三阶互调、对被测器件(DUT)的三阶分量进行PIM测试 的原因。由于奇次PIM分量通常接近于基频,可能会干扰相邻信道的通信,所以有时还需要测试五阶或七阶 PIM 分量(图1)。
无源互调 (PIM) 的定义
无源互调 (PIM) 有两种定义方式, 分别是以 dBm 为单位的表示PIM信号功率大小的值和以 dBc 为单位的表示 PIM信号功率和载波信号功率之间的差的值。
dBm、dBc、db的区别是什么?
答:dB也是功率增益的单位,表示一个相对值。当计算A的功率相比于B大或小多少个dB时,可按公式10 lg A/B计算。
dBm是一个表示功率绝对值的单位,计算公式为:10lg功率值/1mW。
dBc也是一个表示功率相对值的单位,与dB的计算方法完全一样。一般来说,dBc相对于载波(Carrier)功率而言。在许多情况下,用来度量载波功率的相对值,如度量干扰(同频干扰、互调干扰、交调干扰、带外干扰等)以及耦合、杂散等的相对量值。
无源互调有绝对值和相对值两种表达方式。绝对值表达方式是指以dBm为单位的无源互调的绝对值大小;相对值表达方式是指无源互调值与其中一个载频的比值,用dBc来表示。例如,由两个+43dBm
信号产生的一个-107dBm 的互调信号,也可以表示为-150dBc@2*43dBm。
如果两个载波信号的功率为 20 W 或 + 43 dBm, 而被测器件能产生 -110 dBm (绝对值) 的 PIM信号的话,那么其相对于载波信号的最大差值就是-153 dBc。当两个基波信号的功率为+43 dBm 时,通常业内能够接受的无源器件的 PIM 指标会在-100 ~ -120 dBm 之间,这是一个很小的值。
图 2 是一个无线通信系统前端设备的典型结构图。虽然通过滤波可以把信号发射路径中由功放产生的干扰信号去掉,但是射频信号路径中由无源器件 (天线、电缆或连接器) 引起的PIM干扰信号是无法滤掉的。信号发射(Tx) 通道中的 PIM干扰信号会进入信号接收(Rx) 通道,这会增加接收通道中的噪声功率从而降低无线通信的质量。因此要想保证整个无线通信系统的质量,就必须使用 PIM指标很低的无源器件,以满足通信系统的总体技术要求。
无源互调PIM干扰源
PIM无源互调可以发生在任何两种不同金属的连接点或接口处,例如连接器和电缆组件的连接处,天线和天线馈源的连接处。接触不良的连接器,内部生锈或氧化的连接器也可能会导致PIM。PCB材料也可能是PIM的来源,它可能来自于材料本身,也可能来自馈电点。PIM多是由不一致的金属接触点在传输高强度电流时造成的,如传输线,射频元件或外部系统中的主波束天线覆盖区域。
常见无源互调PIM干扰源如下:
被污染或射频表面氧化
射频连接头扭曲
射频元件受到冲击和振动导致内部螺丝或铆钉松动
射频连接器内部的金属薄片或元件碎屑
因不当工具或不正确的组装程序造成射频终端损坏
基站天线对着金属板片或生锈的通风管
无源互调的类型
正向互调
正向互调也被称为传输互调,其定义是当两个载频同时输入到一个双端口(或多端口)器件时,在输出端所产生的互调。在测试过程中,任何空闲端口必须接低互调负载。
从频段细分,正向互调又可分为落入发射频段和落入接收频段两种,它们的区别取决于f1和f2的之间的差值△,2f1—f2和f1之间的间隔、2f2—f1和f2之间的间隔都等于△,从这个规律可以直观判断互调产物的位置。同样是正向互调,落入发射频段和接收频段互调的测试方法却大相径庭。
反射互调
反射互调的定义是当两个载频同时输入到一个双端口(或多端口)器件的某个端口时,从该端口反射回输入方向的互调产物,如下图所示。在测试过程中,任何空闲端口必须接低互调负载。
通常情况下,反射互调仅指落入接收频段的互调产物。这并非意味着反射互凋不存在于发射频段,之所以不关注落入发射频段的反射互调,是因为这部分互调产物对系统的影响甚微。
反向互调
反向的定义是当两个载频分别从不同的方向同时输入到一个双端口(或多端口)器件的输入端1和输出端2时,从输出端2产生的互调产物。
相较于正向互调和反射互调,反向互调较少被提及,这种互调仅仅出现在各向异性器件中,常见的也就是铁氧体隔离器和环流器,这种器件通常位于功率放大器的输出端,除了能保护放大器不被烧毁,还能抑制放大器的谐波,但同时也会产生反向互调。
无源互调PIM测试
图6是测量 900 MHz 频段双音互调反射PIM常用测量配置结构。由信号源 (SG) 产生的两个在发射机频段内的基波射频信号经过功率放大器放大到+43 dBm 之后,用一个合路器或混合耦合器合成为一个双音激励信号,然后通过一个双工器施加给被测器件。被测器件产生的 PIM干扰信号被反射回来,测量系统的接收机测量落在接收机频带中的 IM3、IM5 或 IM7 PIM测试。用这种测试配置方式测量 2 端口器件的反射PIM干扰信号时,需要在被测器件的另一端接一个PIM值很低的负载来吸收大功率信号。
什么是三阶互调 IM3?
它一般用来说明我们所讨论的互调产物的阶数。IM表示“互调 (Inter-modulation )”。紧跟着的数字是产生互调产物的两个母信号的整数倍频之和。一般来说,阶数越小能量越大。尽管如此,在选频系统中,接收机中的五阶互调产物大于三阶五调产物也是有可能的。
通过下表,可以很好的理解这个概念:
2*F1±1*F2= F(IM3), 3*F1±2*F2= F(IM5),类似的还有七阶互调,九阶互调等。互调产物的阶数越小能量越大,即同一无源器件产生的三阶互调值大于五阶互调值。
高抑制双工器是测试系统的关键元件,它可以把信号发射路径中由功率放大器产生的互调(IM) 干扰或谐波信号滤除,并且降低信号接收路径中被反射回来的大功率基波信号。对大多数分析仪来说,最基本的要求就是能够抑制主音的大功率信号,然后用接收机测量极低的 PIM干扰信号,双工器的 PIM指标应当低于被测器件的 PIM指标。这里所使用的双工器是一个窄带器件。传统上,每一个PIM系统会使用一个这样的双工器,结果往往是专用的PIM系统只能专门针对某一具体频段进行测试, 如果需要在一个较宽的频带内测量被测器件的PIM 指标, 则需要使用多套这样的测试系统才能完成全面的测试。
因为接收机必须要测量 PIM干扰信号极低的功率 ( 低至-120 dBm,甚至更低),因此在测量的时候都需要使用很窄的中频带宽,所以,测量PIM系统所需要的时间通常都会比测量其它参数,例如S参数所需要的时间长。
如果测量一个电长度比较长的器件的反射PIM 指标,在测量时需要把一个主音激励的频率固定,对另一个主音的频率进行扫描。比如把一个主音的频率(连续波) 固定在发射机频段的低频段处,对另一个主音激励的频率进行扫描。完成测试之后,再把固定频率的主音激励移到发射机频段的高频段处,然后再对另一个主音的频率进行扫描。
当前无源互调PIM系统测试解决方案的弊端
当前大部分测量无源互调PIM系统要么是独立专用的PIM系统,要么是由可以装满一个机架的信号源、接收机、其它测试部件等组成的系统,当这些系统面临要提高PIM测试的效率等挑战时,都显现出不少需要改进的地方。
1) PIM系统总测量效率
随着对无源互调PIM测试需求的日益增长,人们总是不停地要求缩短PIM测试所需要的时间。当使用多个仪器进行PIM测试时,测试PIM系统中的所有测量仪器都由系统控制器控制, 并且每个数据点的测量都要取得同步。因此,整个测量过程会耗费很长的时间,尤其是在许多数据点上进行扫频PIM测试的时候这个缺陷尤其明显。
S参数(例如回波损耗或插入损耗) 是无源器件的重要参数, PIM参数和S参数都是在生产的最后阶段为保证产品的质量而需要进行测量的参数。传统上在生产线上进行测试时都会要求分别使用矢量网络分析仪和几套专用于个别频段的PIM系统来构成完整的测量手段。如果器件全部的S参数和PIM参数都得像这样在多个测试站点用多个系统来完成的话,那么仅仅是把被测器件和不同的测量系统进行连接和拆除就得花去比实际测量本身要长得多的时间。
2) PIM系统多频带测试
多数无源互调PIM系统配置的测量部件,例如双工器都是窄带元件,基于这种配置方式,一个PIM测试系统往往仅针对某一个特定频段的被测器件。为了测试可以工作在多个频段内的被测器件,生产厂商就得购买几个分别只工作在一个具体频段的测试系统。以这样的方式对生产线的测试系统进行配置是非常昂贵的,特别是当每个测试系统都由多台仪表组成的时候,对它们进行维护、校准和维修都极其昂贵。
3) PIM系统功率精度的校准
无源互调 (PIM)干扰信号的大小对DUT的基波输入信号功率的大小非常敏感,是德科技对用户的建议是要在测量前对基波激励信号的功率精度进行校准,以便获得精确的PIM测试结果。
遗憾的是现在很多PIM系统并不提供让操作人员感到非常方便的功率校准方法,所以用户只能依靠PIM测试设备厂商每年一次对系统进行周期性的校准和性能验证。在这种情况下,考虑到PIM测试系统中使用的各种测量仪表在一年内可能产生的测量误差(例如温度漂移),用户在 DUT 的测量结果中需要对被测器件的测量指标限制线留出额外的裕量或保护带,这就使得测量结果的不确定性更大了。厂商必须为设计人员和制造商提供用户自己可以随时进行校准方法,帮助他们制造出更多的优良产品。
如何使用矢量网络分析仪优化PIM系统测试解决方案?
下面將介绍使用矢量网络分析仪搭建的一套高性能测量系统,它把测量无源器件的PIM指标和S参数结合在一起。通过详细介绍网络分析仪在这个测试系统中的应用,使您充分了解该方案快速、灵活、精确的测量能力。它具有更高的性能和成本效益,可替代传统的无源互调 (PIM)测试解决方案。
是德科技提出的最新解决方案是用矢量网络分析仪为核心搭建PIM系统,它明显的好处之一是同时测量被测器件产生的 PIM干扰信号和S参数,一次性验证无源器件的整体性能和质量。
图7是测量一个1 端口器件的测量系统的配置方式。
测试系统使用的是网络分析仪系列网络分析仪。通过这个网络仪前面板测量端口旁边的射频跳线,被测信号可以直接送给接收机(B 接收机),测量功率极小的PIM干扰信号。矢量网络分析仪 配有频率偏置模式选件(选件008),使激励源和接收机工作在不同频率上。矢量网络分析仪内置的激励源提供PIM测试中所需要的一路基波信号,另外一台外接的射频信号源(KEYSIGHT 信号源)提供测量所需的另外一路基波信号,网络分析仪的测量接收机用来测量被测器件产生的PIM干扰信号。矢量网络分析仪可用作系统控制器,直接控制通过USB/GPIB 接口 (例如Keysight 82357B) 与信号源和其它设备连接。
网络分析仪的频率偏置扫描测量模式与信号源相应的功能相结合,就可以实现快速扫频无源互调PIM测试。
基于矢量网络分析仪 的解决方案提供最先进特性,使您能够显著提高PIM 和S参数测量的工作效率。这一点是传统解决方案无法做到的。
PIM测试主要特性和优势
以矢量网络分析仪为核心的无源互调 (PIM) 和S 参数测量系统是全新的创新型解决方案。综合比较,它比传统解决方案具有更出色的性 能,集中体现在配置非常灵活、测量速度快、测量结果 也更为精确和可靠,完全可以替代现有的测量系统完成无源器件的生产线测试工作,而且总的投资成本也将更低。如果您目前已经购买过矢量网络分析仪矢量网络分析仪,情况就更为简单,您只需再增添更本有限的其它硬件,在 是德科技科技合作伙伴的支持下,就可以搭建一套全新的PIM 和S参数测量系统。
1) 配置灵活
在测量无源器件时,尤其是在测量无源器件的PIM参数时,因为要用不同的仪表与系统进行测量,测试所用的大部分时间都是用在把被测器件与不同测量系统与仪器进行连接与拆卸上。使用基于 矢量网络分析仪 的解决方案可同时进行PIM系统和S参数测量,无需改变被测器件与测量系统的物理连接状态(图4)。这大大节省了连接和拆卸被测器件所需的时间,显著提高整体测量效率。
无线通信行业对无源器件PIM 参数测量的要求越来越苛刻,甚至要求对射频信号路径中使用的每个无源器件都要进行测试,这其中包括1 端口器件(天线)、2 端口器件(电缆和连接器) 或3 端口器件(双工器)。有些PIM系统是专为测量1 端口器件的反射PIM系统而设计的,对于3 端口器件来说,虽然测量系统内也使用了双工器,旦它们仍然不是测量3 端口器件 PIM 特性的最佳选择。
基于矢量网络分析仪的新型解决方案由仪表和独立的测量部件组成, 对任何类型的被测器件,您都可以灵活地利用各种配置方式轻松扩展PIM系统的测试能力,不需要做太大的改动,您就可以把系统设计成具有能够测量1 端口、2 端口和3 端口被测器件的能力(图8)。
传统上由于专用的PIM系统所使用的双工器是窄带器件,用它来测量工作在多个频段下的宽带无源器件(例如BTS 天线) 的PIM性能一直是非常令人头痛的事情,工程师们唯一的选择就是使用多个测量系统或仪器来完成一个被测器件的完整特性的测量。
由于网络分析仪 和信号源是在宽频率范围内工作(取决于所选择的选件),可使用滤波器/双工器模块以及开关矩阵对宽带PIM测试解决方案进行配置,以选择恰当的频段。
(图9)这种配置方式可以根据未来对无源器件的实际测试需求的变化而灵活进行改变和优化。
2) 测量速度快
矢量网络分析仪具有出色的射频性能和测量速度,特别适用于大批量生产制造测试,特别是它的频率偏置扫描模式可让您不必花费额外的时间控制其它仪器,从而显著降低扫频无源互调PIM测试的时间。
矢量网络分析仪的接收机灵敏度极高,使得您可以在测量中选择使用更宽的中频带宽(IFBW),这样的结果是以它为核心的PIM系统的速度明显高于其它的PIM测试分析仪。
图7 比较了基于矢量网络分析仪的PIM系统和工作在快速测量模式下的传统测量系统在GSM 850 MHz 频段对器件的三阶PIM参数进行扫频测量的速度(在发射机频带内进行上、下频段的扫描,总计72 个点),从比较中可以看出用矢量网络分析仪组成的测量系统在速度上有明显的优势。
通过进一步优化矢量网络分析仪在测量当中激励源的参数设置(例如使用更宽的中频带宽),您能够最大程度地提高测量速度,这直接为大批量器件的制造商带来收益,测试速度的提高对有效地降低元器件的总体测试成本有很大的影响。
3) PIM系统测试结果精确
PIM系统测试结果的精度对被测器件输入信号的功率非常敏感。从理论上讲,输入信号的功率每增大1 dB,PIM干扰信号的功率会增加3 dB。图8 是PIM干扰信号的幅度随输入信号功率变化而变化的典型测量数据。从图中可以看出,被测器件信号功率每变化± 1 dB 会导致三阶PIM 的幅度产生± 2.8 dB 的变化。这告诉我们在测量过程中必须要仔细控制给被测器件输入信号的功率的精度。基于这种事实,取得精确测量结果的必要条件就是要对对基波信号的功率精度进行校准。令人遗憾的是传统的PIM测试系统不能够给用户提供功率校准的办法,所以一旦测试系统的状态发生了变化,例如功率放大器的温度漂移现象所导致的给被测器件输入信号的功率产生变化,在测量结果中就会产生意想不到的误差。在表征因被测器件的非线性特性产生的PIM干扰特性时,精确地设定测量信号的功率值是非常必要。
矢量网络分析仪仪具备功为得到精确的测量结果所需要的功率校准技术,能够使信号的功率值保持在极为精确的状态。特别是比起传统的PIM测量方法,它使用接收机控制功率精度的机制可以有效地补偿功率放大器输出信号功率变化的影 响,始终在被测器件的输入端保证信号的功率精度,这在生产制造的环境中会显著提高PIM系统测试的精度和效率,提高优良器件的产出率。
PIM系统测试案例
下面介绍一个用矢量网络分析仪搭建的-PIM系统对 1 端口器件进行测量的实例,测量被测器件扫频的 PIM 参数和S 参数(回波损耗)。这个例子主要介绍在进行PIM测试时怎样对系统进行设置。至于用矢量网络分析仪 进行基本S 参数测量的方法,在矢量网络分析仪的系统帮助文件中有详细的介绍,这里不再赘述。
PIM系统测试配置
图12 是测量系统的典型配置。矢量网络分析仪是测试系统的核心,控制所有已连接的外围设备,例如信号源或功率计。USB/GPIB 接口(Keysight 82357B) 连接至矢量网络分析仪的USB端口和信号源 的GPIB端口。矢量网络分析仪通过这个接口对信号源 进行控制。两个仪器的 10 MHz 参考信号也连接在一起。矢量网络分析仪使用USB 功率计校准测量信号的功率精度。矢量网络分析仪校准程序支持通过GPIB 或USB 连接的功率计/传感器。USB 接口的功率计(Keysight U2000 系列) 可直接连接至矢量网络分析仪 的USB 端口。
从矢量网络分析仪的端口 1 输出的激励信号作为两个基波激励信号之一,可以是固定频率或扫频频率,另一个基波激励信号来自于信号源 ,测量频率固定在一个频点上。两个基波测量信号用混合耦合器混合在一起,基波信号中的干扰信号则可以被发射机(Tx) 的滤波器和信号发射通道中的双工器滤除掉。
两个大功率基波信号在被测器件中产生PIM干扰信号,反射的PIM信号经过双工器的接收机路径,并由矢量网络分析仪的B 接收机测量。根据测量的要求适当选择测量接收机的中频带宽,来提高测量的灵敏度。矢量网络分析仪的最低中频带宽为10 Hz,当中频带宽为10 Hz 1 时,接收机输入端的本底噪声低于-135 dBm。
矢量网络分析仪的R1 接收机可以监测通过发射机路径中的大功率耦合器进入被测器件的输入信号的功率。在测量中使用接收机控制功率精度的功能(Receiver Leveling 功能),可以补偿功率放大器的输出功率的变化给测量结果 带来的误差。它能够消除功率放大器的短期温度漂移的影响,在规定的功率精度范围内,确保被测器件得到恒定的输入信号功率。还可以有选择地在测量接收机之前接入一个衰减器,来避免因为信号的功率过大而使测量接收机产生压缩甚至损坏。
PIM系统中所使用的射频开关(在图9 中标记为“SW1”、“SW2”或“SW3”) 是用作在PIM 和S参数测量之间选择信号路径的。被测器件之前使用的开关(“SW3”) 应当是PIM 指标很低的开关,它的PIM 指标要比被测器件好。
这是PIM系统指标的典型值 , 虽然我们很有信心系统可以达到这样的指标 , 但在产品的质保范围内却不包含这种指标。
PIM系统测试软件
大多数情况下,仪表本身的测量速度不是提高测量效率的唯一因素。实际上用于将器件连接至测量仪器、进行仪器校准和测量参数设置的时间要远远大于仪表的实际测量时间。为加快产品出厂的时间,您需要使用轻松易用的测量软件引导您完成测量流程,从而最大限度地缩短设置时间。
矢量网络分析仪PIM测试软件可在矢量网络分析仪中设置必要的参数。它还具有校准向导功能, 按步骤指导操作人员完成PIM系统测试的功率校准工作。矢量网络分析仪的PIM测试软件可为您节省大量的设置和校准时间,避免测量程序中的许多操作失误。
该软件可以运行矢量网络分析仪的Microsoft VBA 宏编程能力,控制所有与矢量网络分析仪连接的外围设备,无需使用外部PC 运行系统软件。这个软件的源代码并没有设置密码保护,您可以根据自己的PIM测试要求轻松地自行修改软件。
如欲了解PIM测试软件的更多操作信息,请参阅网站中的“操作指南”。
矢量网络分析仪 的PIM测试软件提供三种PIM测试模式,包括:
1) 固定基波频率的PIM测试;
2) 扫频PIM测试;
3) PIM频谱测量(图13)。
固定基波频率的PIM测试能够在一段时间内找出间歇性出现的PIM干扰信号,以满足动态测试的要 求。扫频PIM测试可让您扫描发射机频带内的上行和下行频率,以进行最全面的PIM测试。PIM 频谱测量可让您实时验证PIM干扰信号的性质。
测试的过程中,两个基波激励信号通过发射机路径传输, 您能够在接收机路径的低频段或高频段测试多个 PIM干扰信号(三阶、五阶和七阶)。测量软件可让您轻松访看到测量参数的设置,并允许用户根据需要更改测量参数,例如接收机的中频带宽或两个基波的指定功率值。您能够进一步优化测量的设置,进行高效而精确的PIM测试。
PIM系统测试入门指南
通过以下对无源器件的PIM性能进行测量的必要步骤的描述,您可以更进一步了解基于矢量网络分析仪的测量系统的好处。把两个+43 dBm 基波信号输入给1 端口被测器件,在GSM 频段内(900 MHz) 进行常规的反射PIM测试。在矢量网络分析仪中运行的PIM测试软件帮助您完成简单、快速的设置与测量。测量步骤描述如下:
第1 步 测试配置的设置
PIM系统测试的配置与图9 显示的配置相同。使用功率放大器驱动矢量网络分析仪 和信号源 信号源的射频信号,然后送入合路器,经过合路的两个基波信号经过双工器输入给被测器件,最后 用矢量网络分析仪的B 接收机测量被测器件的反射PIM干扰信号。
通过按下矢量网络分析仪面板上的[System] 按键,然后分别选择 Misc Setup > GPIB Setup > System Controller Configuration 的功能键,可使Keysight Connection Expert 初始化,用以确认信号发生器、功率传感器与矢量网络分析仪的连接。这些操作用来验证矢量网络分析仪可以识别与之连接的外围设备。(图14)
第 2 步 PIM系统测量参数的设置
将PIM测试软件加载到矢量网络分析仪,使用固化软件启用VBA 程序,[Macro Setup] > Load project .. > 选择最新版测量软件(*.vba) 和[Macro Run]。主窗口位于矢量网络分析仪显示屏的右侧(图15)。该窗口可让您轻松使用功能键,以进行测量设置、用户校准和执行PIM测试。
PIM测试软件还能够导入包含激励参数的设置文件(*.ini), 其中包括测量频率范围、两个基波的目标功率值、测量点数(NOP)、用户校准所需的其它参数。矢量网络分析仪可以自动设置这些参数。
第3 步 用户校准
校准程序是矢量网络分析仪 测量的重要部分,必须在PIM测试之前进行功率值的校准。如果校准不精确,您将无法测量被测器件的真实PIM 性能。矢量网络分析仪提供各种功率校准技术,可使用户获得更精确的结果。与传统的解决方案不同,当测试环境发生变化时(例如系统配置的变化),您可以随时使用矢量网络分析仪进行功率值的校准。
功率校准
使用连接至矢量网络分析仪的功率计/传感器进行功率校准,可调整矢量网络分析仪的输出功率,以便在校准平面上获得指定的功率值。在进行功率校准时,可以规定在校准平面上功率的误差范围,功率校准的作用是把功率计的测量精度传递给矢量网络分析仪的测量接收机。
接收机校准
使用矢量网络分析仪的接收机进行精确的绝对功率测量(dBm) 时, 必须进行接收机校准。校准可通过数学运算消除接收机路径中的频率响应,并将矢量网络分析仪的读数调整为与功率校准所达到的目标功率值相同的水平。通过接收机校准,矢量网络分析仪将能够实现精确的绝对功率测量(dBm)。
用接收机控制功率精度(Receiver Leveling)
矢量网络分析仪有使用其接收机控制功率精度的功能,可根据接收机测量结果在测量频段内调整信号源功率的大小。在每次测量扫描之前,先进行次数不定的背景扫描,反复测量到达接收机的信号的功率。随后,根据这些功率测量结果来调整矢量网络分析仪的激励源输出的功率,最终达到在被测器件端口测量信号的功率精度最高的目的。接收机功率控制功能可以实时补偿功率放大器的温度漂移对测量结果造成的影响,在PIM测试过程中始终为被测器件施加高精度的测量信号。
3-1. 用于PIM测试接收机校准
接收机校准对于测量PIM干扰信号的功率是不可或缺的。校准的频率范围就是 PIM干扰信号 (通过矢量网络分析仪的接收机 B 进行测量) 可能出现的频率范围。在进行接收机校准之前应该先进行系统的功率校准,以便将功率计的测量精度传递给测量接收机。
图 16 和 17 显示了接收机校准的配置。将功率传感器连接至端口 1,并对校准平面上的功率值进行校准(图 16),随后将已校准的激励源信号连接至接收机路径,并对接收机B 执行校准(图 17)。在完成校准程序后,可使用接收机B 对PIM干扰信号的功率进行测量。请注意,应当正确指定功率校准的目标值,避免在校准过程中出现接收机压缩。
3-2. 两个基波信号功率的校准
通过功率校准,信号源 和矢量网络分析仪 的信号源功率值得到自动调整,可在校准平面(被测器件的输入端) 上使两个基波信号的功率值达到预期的水平。功率校准的过程中,用户可以设定所能接受的功率的精度范围,功率校准之后系统的功率精度就是功率计传递过来的精度,非常准确。
由于在进行功率校准时启用了测试系统中的功率放大器, 应当在校准之前连接大功率负载,以便吸收功率放大器的大功率信号。图18 显示了信号源功率校准的配置。
把功率计与检波器端口连接,通过功率校准把被测器件的输入功率调整为指定值。发射机路径 (射频 1 和射频 2 输入至射频输出) 与检波器路径 (射频 1 和射频 2 输入至检波器端口) 的损耗值可作为功率校准中的偏差补偿值, 校准在被测器件上端口上的两个基波信号的功率。分别对信号源和矢量网络分析仪 执行功率校准,可使这两个基波信号在每个频率扫描范围内达到极高的功率精度。请注意,矢量网络分析仪 的激励源应在信号源 进行功率校准时关闭,信号源 的信号源应在矢量网络分析仪进行功率校准时关闭。使用矢量网络分析仪固化软件的接收机功率控制功能对矢量网络分析仪进行功率控制, 并通过在PIM测试软件中实施的测量序列对信号源进行功率控制。
3-3. 对两个基波信号进行功率控制
启用 矢量网络分析仪 的接收机功率控制功能,可使两个基波信号在被测器件输入有非常精确的功率值。在每次测量PIM 之前,首先使用接收机 R1 在后台执行接收机测量,并且自动调整矢量网络分析仪和信号源 的信号源功率值。这样做可以帮助您能够消除功率放大器的温度漂移和增益变化给测量结果带来的误差。矢量网络分析仪测量接收机的线性度极高,因而可以改善大功率信号功率测量的精度。功率控制功能可以避免在PIM测试结果中引起不必要的误差。网络分析仪启用 矢量网络分析仪 的接收机功率控制功能,可使两个基波信号在被测器件输入有非常精确的功率值。在每次测量PIM 之前,首先使用接收机 R1 在后台执行接收机测量,并且自动调整矢量网络分析仪和信号源 的信号源功率值。这样做可以帮助您能够消除功率放大器的温度漂移和增益变化给测量结果带来的误差。矢量网络分析仪测量接收机的线性度极高,因而可以改善大功率信号功率测量的精度。功率控制功能可以避免在PIM测试结果中引起不必要的误差。
接收机功率控制的精度取决于接收机的绝对功率测量精度,应在启用接收机功率控制之前要对接收机 R1 进行功率校准和接收机校准。必须在每个频率范围内对信号源 和矢量网络分析仪的两个基波信号执行上述校准。功率校准和接收机校准要求使用矢量网络分析仪信号源和接收机。因而在信号源 的频率范围内,要将矢量网络分析仪的端口 1 信号源连接至功率放大器(PA1) (图19 和20)。在矢量网络分析仪的频率范围内, 要将矢量网络分析仪信号源连接至功率放大器 (PA2) (图 19 和20)。
通过启用矢量网络分析仪的接收机功率控制功能,可在被测器件的输入端对两个基波信号的功率进行控制。如果输入功率发生变化,可以精确地测量出PIM干扰信号随之发生的变化。特别值得强调的好处是,接收机功率控制功能可在测量过程中及时调整基波信号功率值。
第4 步 PIM系统测试
完成校准程序之后, 连接被测器件并且执行PIM测试(图 23)。在接通功率放大器之前,确保被测器件的连接无误。
PIM系统测试结果
可以先做一次快速测量,来验证测试系统是否经过了恰当的校准。把低 PIM负载连接至测试系统的射频输出, 并执行PIM系统测试。图 24显示了低 PIM负载在基波信号的功率值为 +43 dBm 时它的三阶 PIM 功率值 (dBc)。当矢量网络分析仪 的中频带宽是 10 Hz 时,系统的残余 PIM系统性能约为 -170 dBc (或-127 dBm)。
是德科技建议,被测器件测得的PIM 值应当明显高于(至少超过10 dB) 系统的残余PIM。
图 25 显示了对被测器件 (850 MHz 频带) 的 +43 dBm 双音激励信号进行扫频PIM测试的典型结果。将主音频固定在 869 MHz 并在 894~889 MHz 之间扫描另一个音频,从而在 844~849 MHz 之间对低端三阶PIM 分量进行测量。当矢量网络分析仪的最低中频带宽为 10 Hz 时,可以最大限度地降低轨迹噪声。通过选择恰当的中频带宽 (取决于所需的测量精度),还可以改善测量效率。
PIM系统测试总结
使用矢量网络分析仪 搭建的无源互调PIM测试系统是创新的解决方案,能够在生产、质检和研发等环节中提供经济高效的PIM系统和S参数测试。它新增了多项关键特性,例如灵活配置、快速测量和精确测量,因此可代替现有的测试系统进行无源器件测试,最大限度地提高测试效率。
择合适的低PIM同轴开关
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系列,E3640A,DSOXBODE,AC6800B,N2874A,EDU33211A,RP7942A,6002A,BN9963B,E3600,S054A,1000 X,U7106N,E36313A,DAQM900A,L2060 X,U9422B SPDT,DSOX,U7106F,U7106E,N8756A,DSOX2MSO,J7204B,N8732A,E36150A 系列,N8950A,U3851A,EXR058A,RP7941A,AC6801B,10070D,P9384B,D4000AUTB,N2752A,EDU33210A,RP7953A,BN9962B,DAQM902A,U2761A,34980A,E36300A,E36312A,N6782A,DAQM901A,U2020 X,E36106B,53220A,N8757A,AC6900 系列,N8733A,D3000PWRB,N8951A,N9952B,RP7952A,N9952A,U7108B,U7108A,P9242A,P9375B,U7108C,P9240GENC,N2751A,P9375A,U9428C,E4980A,U9428B,6004A,33500B 系列,U9428A,N7971A,ENA 系列,D4000AERB,53132A,EXG X,N6785A,B2980B,N6773A,N6761A,N8754A,N8742A,RP7963A,N9953B,RP7951A,EDU33210 系列,N7970A,EDU33212A,P9241A,P938XB,N2750A,N2871A,53230A,N8700,U3810 系列,U9424A SP4T,DSOXT3MSO,S804A,L2050 X,J7201C,J7201B,N6784A,N8755A,J7201A,N8731A,N2870A,8495D,N2797A,N9934B,N2894A,N5770A,8495B,34420A,N70412A,N7973A,E3647A,6000X 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Keysight(是德科技)测试仪器分销产品选型指南(英文)
目录- BenchVue Control and Analysis Software RF Bench and Handheld Instruments Handheld Spectrum Analyzers FieldFox Handheld Analyzers Spectrum Analyzers, Signal Analyzer Audio Analyzer and Signal Generator Power Sensors and Power Meters RF and Microwave Test Accessories Vector Network Analyzers and ECal Modules Essential Bench Oscilloscopes, Applications, and Probes Digital Multimeters Function/Arbitrary Waveform Generators Data Acquisition/Switch Units USB Products and Connectivity Frequency Counters/Timers Power Supplies Bench Power Supplies System Power Supplies Precision Power Supplies System Power Supplies(continued) DC Power Analyzer, SMUs, and DC Electronic Loads AC Power Sources LCR Meters Handheld Instruments
型号- U8480,B2911A,U1272A,N8926A,34460A,N7040A,U8000,N9340B,53140,N5742A,N5766A,34905A,N9918A,N6735B,N8480,N5743A,N5767A,N1914A,3024T,3012T,U1273A,34904A,N6746B,N6734B,U3800,U1282A,N8948A,34470A,N7042A,N1913A,N5744A,N5768A,34903A,N8924A,N9916A,N9928A,34939A,N6701C,N8949A,U1271A,N8925A,N8937A,N7041A,N1912A,N9000B,N5745A,N5769A,N2819A,3022T,3034T,N6700C,34902A,N9917A,34938A,N6736B,U1600,8491A,DSOX1102G,DSOX1102A,N9320B,P-SERIES,33509B,N7020A,N1911A,N9344C,N5746A,N3302A,N2818A,34901A,34937A,U1701B,82357B,U1273AX,U2802A,N5181B,N2142A,U1281A,B2902A,4024A,N5747A,N3303A,8490G,N2805A,3032T,N6702C,U1700,N6705C,N8928A,N9342C,33519B,B2901A,N3304A,N5748A,34947A,N2804A,N8929A,N5171B,N9343C,N2140A,X-SERIES,B2912A,N3305A,U8903B,N5749A,4022A,34934A,4034A,34946A,8480D,3054T,U2702A,N3306A,U1733C,U1210,U2300,N5700,34945A,3458A,TU1453A,U2701A,B2962A,1146B,N3307A,1147B,N7026A,33600A,33612A,B2961A,N9322C,N9310A,U1731C,2002A,53200,2014A,3104T,U1610A,U2723A,33611A,2004A,U1732C,J7205A,34942A,U3606B,53210A,J7205B,U2722A,N1810UL,33622A,3102T,34941A,N8760A,2012A,2024A,U2500,U1620A,33512B,33500B,33621A,N1810TL,3004A,N6700,N6705,N8761A,N2821A,33511B,N3300,4104A,2022A,N2820A,U2600,33510B,33522B,3014T,N2843A,E36100B,33521B,N9962A,87106D,AC6804B,E4982A,DAQM905A,34950A-34959A,N6750,N9950A,N8740A,E36103B,U2020,EDUX1002A,N9951A,33520B,N7007A,83050A,N2962A,53131A,P9243A,E4981A,U2741A,34972A,E36102B,J7211B,J7211A,J7211C,E36320A,N8741A,AC6802B,DAQM903A,U1270,N9960A,E36311A,N8762A,E36105B,N6781A,U2000,E3641A,EDUX1002G,N2863B,AC6803B,DAQM904A,N8900,U1280,84904L,U2751A,34970A,N9961A,B2900,E36104B,E3640A,AC6800B,N2862B,6002A,E3600,E-SERIES,E36313A,DAQM900A,U1250,U5850,N8756A,N8732A,N8950A,AC6801B,10070D,DAQM902A,U2761A,34980A,E36300A,E36312A,N6782A,DAQM901A,E36106B,53220A,N8757A,87222D,N8733A,N8951A,87222E,N9952A,87104D,P9242A,E4980A,6004A,53132A,N6785A,N6773A,U1452A,B2980A,N6761A,N8754A,N8742A,P9241A,N2871A,53230A,N8700,N4985A-S50,U1240,N6784A,E4981A-001,E4981A-002,N8755A,U1453A,N8731A,N2870A,8495D,N2797A,87405B,N2894A,N5770A,8495B,87405C,34420A,E3647A,10833F,34921A-25A,10833G,10833A,10833B,4154A,10833C,10833D,N6775A,U1450A,N8736A,N6763A,U1232A,N8954A,N6751A,N8930A,N7550,N9923A,N2796A,N9935A,N2893A,N5771A,E36100,E3646A,6811C,N4985A-S30,4032A,N8737A,N6786A,N6774A,N8943A,N6762A,E5063A,10834A,N8955A,U1451A,8494G,N8931A,E3634A,U1233A,3052T,N2783B,P9371A,N2795A,N5772A,6813C,E3649A,6800C,6812C,N6753A,N8758A,U1460A,N6741B,U1242C,N8734A,U1242B,N8952A,N6777A,N8940A,N6765A,P9370A,N2891A,N2782B,EPM SERIES,53181A,N5761A,34931A-33A,34465A,E3648A,4054A,N8759A,N6764A,U1231A,U1461A,N6752A,E9320,83020A,N8735A,N8941A,N6776A,N2793A,DAQ970A,N2890A,L2060,N2781B,U1240C,N9914A,82350C,N5750A,N5762A,U2063,E5810B,N8934A,N6743B,N9926A,P1912A,N8946A,N6731B,N9938A,U1252B,E3643A,E3631A,N6755A,14585A,N2792A,N2780B,U1241C,N5763A,E4980AL,N5751A,E36300,E9300,N8923A,N9915A,N8935A,N6742B,N9927A,E3630A,U1241B,4052A,U1253B,E3642A,N6766A,34908A,N6754A,N2791A,N9912A,N8738A,N9936A,U1190,U2040,N5752A,N5764A,34450A,DAQM907A,N8932A,N8944A,34907A,N8920A,E3645A,N6745B,E3633A,N6733B,L2050,N2790A,U1251B,N8739A,N9913A,N9925A,N5741A,DAQM908A,N5765A,34461A,U2053,N8945A,N6732B,N9937A,N8957A,N8921A,E3632A,E3620A,N6756A,E3644A,N6744B
【选型】Keysight(是德科技)网络分析仪产品选型指南(中文)
目录- 网络分析仪产品简介 通用网络分析仪 ENA和精简系列USB矢量网络分析仪 PNA系列矢量网络分析仪 多端口测试仪/射频和微波固态开关/PXI多端口网络分析仪 PNA毫米波系统 手持式微波分析仪
型号- M9165B,N5221B,PNA-X,N5241B,N9914B,N5225B,N5245B,N5249B,N9950A,E5080B,E5080A,E5092A,E5072A,N9918B,N9951A,N5290A,N5242B,P916XB,P937XA,P916XA,N5234B,N5222B,M9808A,M9804A,P502XA,E5071C,E5063A,M9375A,P937XA 系列,PNA-L 系列,N9952A,N5231B,PNA 系列,P9165B,P9375A,N5247B,N5235B,N5239B,N5227B,P9370A,M9164B,P9164B,N5232B,N9913B,N5224B,P5008A,N5244B,M9019A,N529XA,PNA-X 系列,M980XA,P50XXA,P5024A,P5028A,E5061B
【经验】使用矢量网络分析仪检测Keysight的433MHz天线性能
世强硬创电商开放实验室是一个免费服务于电子设计、电子研发工程师的实验室,拥有完善的测试方案,丰富的软硬件资源,配备了大量高端的仪器和设备。今天我们使用实验室的矢量网络分析仪E5071C来检测Keysight的一款433MHz天线。
设计经验 发布时间 : 2022-09-08
Keysight E5081A ENA-X矢量网络分析仪,集多种测量功能,可完整验证有源器件性能
全新的Keysight E5081A ENA-X矢量网络分析仪集多种测量功能于一台仪器中,以更快的速度、更大的灵活性、更低的成本进行有源器件全面的表征。
产品 发布时间 : 2024-06-14
矢量网络分析仪 TECHNICAL OVERVIEW
型号- PNA,N5241B,N5225B,P502XB 系列,N5249B,872XE,8714B,N9950A,8714C,N338XA,E5080B,E5080A,M937XA,N9918B,4194A,PXI VNA,85541B,N9951A,N1930XB,S97011B,N5242B,N5230A,8753E,P93XXB,N5230C,3577B,P937XA,8753C,P937XB,8753D,8753A,N524X,8753B,N522XA,8713C,N522XB,8713B,872XC,8510X,872XD,872XA,4395A,872XB,P502XB,P502XA,E5063A,8714ET,8714ES,PNA-L 系列,PNA 系列,N5231B,8530A,N5295AX,N5239B,N5227B,85309B,E835XA,E5070B,E5070A,N9916B,3577A,4192A,S94050B,N991XB,S96011B,N991XA,N5232B,P93XX,E836XC,N5244B,E836XB,N522X,S94051B,N9917B,PXI VNA 系列,N5221B,PNA-X,N9914B,PNA-L,N5245B,FIELDFOX 系列,8719E,8719C,8719D,E836XA,8719A,8719B,E5072A,N992XA,872XET,872XES,8712ET,N5290A,8712ES,N9915B,P500XB,P502XA 系列,N5234B,P500XA,P50XX,N5222B,N5253EX,N524XA,N524XB,M981XAS,N526BA,E5071C,E5071B,E5071A,ENA,85320B,85320A,8360B,N9952A,N5291A,N5251A,8753,N5247B,8510A,8752B,N5235B,8752C,8510C,N99XXA,S95011B,N1501A,8510B,8752A,N99XXB,8712B,8712C,N5293AX,S93011B,ENA 系列,8753 系列,E5062A,N5292A,8753ET,8753ES,N5252A,N5264B,N9913B,P938XB,8751A,N5224B,8711C,8711A,N523XA,8711B,N523XB,PNA-X 系列,M980XA,FIELDFOX,P50XXA,P50XXB,E5061B,8719ES,E5061A,8719ET,4195A
【经验】矢量网络分析仪E5063A的参考线设置功能与作用介绍
对于天线生产来说,天线端口的VSWR测试是必须的,根据测试得到的数据来判断是否满足要求。如果每次都通过眼睛读数据,第一是费事,第二是对大量生产来说费时。对于这个问题,Keysight的矢量网络分析仪E5063A提供一个参考线设置的功能来解决这个问题,根据文中的步骤,我们就可以设置参考测试线。
设计经验 发布时间 : 2019-09-29
E5071C矢量网络分析仪是大规模无源元器件测试的理想解决方案,具有出色的测量性能,有助于提高测试吞吐量
E5071C矢量网络分析仪是大规模无源元器件测试的理想解决方案。E5071C矢量网络分析仪具有出色的测量性能,有助于提高测试吞吐量,尤其是与E5092A多端口测试仪配合使用时,可以大幅提高生产能力。灵活的多端口设置可以显著缩短测试时间。TDR测量原理时域反射计TDR是最常用的测量传输线特征阻抗的仪器,它是利用时域反射的原理进行特性阻抗的测量。
产品 发布时间 : 2024-05-31
E5080B ENA Series Vector Network Analyzers
型号- 85133E,85133D,E5080B-172,85052B,11878A,85133F,85052C,N4690,N4421B-K67,85052D,85133H,E5080B-175,85090,85092C,N4693D,N4421AK20,E5080B-290,N7553A,E5092A-1A7,E5080B,E5080B-4N0,N6315A,E5080B-A6J,E5080B-4N2,KS8400A,85133C,85134F,N7552A,85134E,11853A,85053B,85134H,N7550,85033E-400,E5080B-442,E5080B-440,S96025A,85093C,N4694D,K11644A,85032F-100,85032F-500,N6314A,E5080B-4M2,Q11644A,E5080B-4M0,85054B,11525A,85054D,N4430,S94702A,N7555A,E5092A-20C,E5080B-1A7,E5080B-2D0,E5080B-2L0,E5080B-4P2,S96011A,E5080B-4P0,U11644A,E5092A-A6J,E5080B-460,P11644A,S96007A,85033E-300,11524A,E5080B-182,E5080B-462,N4696D,E5080B-181,11904C,11904D,11904A,11904B,N7554A,E5092A-20B,S96090A,S96010A,S96086A,11904S,85055A,E5080B-2K0,E5080B-097,85056D,E5080B-492,E5080B-096,E5080B-095,E5080B-490,E5080B-094,85032F,E5080B-098,N755XA,E5080B-093,N4697J,E5080B-092,N4697K,E5080B-091,E5080B-090,E5080B-1CP,E5080B-1CM,R11644A,N4431D,E5080B-2N0,85056A,E5080B-240,S96029A,85033E,85130D,85130C,E5092A-020,85130F,85130E,E5080B-120,85130G,S94701A,85032F-300,85033E-200,N4690D,E5080B-2M0,S96084A,85057B,N7551A,85131C,85056KE01,85131E,85131D,E5080B-2P0,85050B,85131F,85050C,85050D,85131H,N4691D,X11644A,E5080B-4D2,E5092A-1CP,E5080B-4D0,E5092A-09B,E5092A-1CN,E5092A-1CM,E5080B-4L2,85058B,E5080B-4L0,E5092A-09A,85056KE02,S96083A,85058E,85033E-500,E5080B-140,E5080B-260,N7550A,85051B,N4419AK20,Z5623A-K20,E5080B-022,E5080B-021,85032F-200,N4692D,85033E-100,85058V,E5080B-4K2,E5080B-1E5,E5080B-XXX,E5092A-08C,K281C,E5080B-4K0,S96082A
【产品】N9914A-211全双端口S参数矢量网络分析仪选件,助力FieldFox网络分析仪提供最精确的全双端口校准
是德科技推出的基本型 N9914A 组合分析仪包括一个电缆和天线分析仪。订购选件 211,即可获得全部 4 个 S 参数——正向和逆向(S11、S21、S12、S22)并执行全双端口校准。FieldFox 网络分析仪可提供最精确的全双端口校准。选件 211 还在矢量电压表模式中添加了 A/B 和 B/A 测量功能(作为选件 308)。
新产品 发布时间 : 2019-10-29
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现货市场
服务
提供是德(Keysight),罗德(R&S)测试测量仪器租赁服务,包括网络分析仪、无线通讯综测仪、信号发生器、频谱分析仪、信号分析仪、电源等仪器租赁服务;租赁费用按月计算,租赁价格按仪器配置而定。
提交需求>
配备KEYSIGHT网络分析仪,可测量无线充电系统发射机/接收机线圈的阻抗,电感L、电阻R、电感C以及品质因数Q,仿真不同充电负载阻抗下的无线充电传输效率。支持到场/视频直播测试,资深专家全程指导。
实验室地址: 深圳 提交需求>
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