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交调失真的意义及矢网实例测量方法


  来源: 微波射频网 时间:2021-02-03 编辑:清风
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1、交调失真的意义


非线性DUT(例如LNA、PA、塔放),当输入多个频率的信号时,各个频谱分量之间会产生互相作用,产生新的频谱分量(频谱再生);当输入信号足够小放大器工作在线性区,交调失真不会恶化,保持在一个比较均衡的水平;随着输入到DUT的功率的增大,放大器逐渐进入压缩区,交调失真将发生快速恶化。


假设两个频率信号分别是f1和f2,那么三阶交调分量的频率为2f1-f2和2f2-f1,并且2f1-f2和2f2-f1这两个频率紧挨f1、f2,因此会干扰工作带内频率信息,如图1.1所示。而偶次阶交调产生的产物比如f2-f1距离主音信号较远,一般不关注偶次交调产物。


图1.1 有源器件交调失真产生的频率信号


图1.2 OIP3、P1dB与Pin、Pout的关系


由图1.2图可以看出,当主音信号输入功率每增加1dB,3阶交调产物输出功率就会增加3dB,Pin逐渐增加至理想线性Pout虚线延长线与三阶交调信号虚线延长线相交,对应的输出功率为OIP3;此时的IIP3被定义为输入三阶交调截取点(INPUT THIRD-ORDERINTERCEPT POINT),OIP3被定义为输出三阶交调截取点(OUTPUT THIRD-ORDERINTERCEPT POINT)。


2、交调失真的测试原理


2.1 表征交调失真的参数


1).Tone Power

主音调信号输出的功率值,dBm;


2). Tone Gain

放大器的增益,通过主音Pout、Pin可以计算得到


3). Intermodulation Distortion

IMD是衡量主音信号与交调产物的差值,IMD越大表明此时交调越小,如图1.1中虚线处,计算公式:

IMD3(dB)=Pout-IM3


4). Intercept Point Parameters

随着主音信号输出功率的增加(图1.1中黑色箭头),交调产物输出功率以更陡的速率增加(图1.1中蓝色、绿色箭头)。在功率提高到某种程度,交调产物功率将等于主信号的功率,此时的功率等级被称为截距点,但这一般是不可实现的,只能根据线性区测试结果来预测。


2.2 OIP3的测试原理


2.2.1 使用1台信号源+频谱仪——通过谐波计算OIP3,该方法使用较少,但计算结果与打入双音信号测量计算出来的结果相同,后面的文章可单独讲解;


2.2.2 使用1台信号源+频谱仪——通过1台信号源调制双音信号,打入DUT,使用频谱仪直接测量IM3计算OIP3


2.2.3 使用2台信号源+频谱仪——通过信号源分别出单音信号再经合路,再进入DUT,使用频谱仪直接测量IM3计算OIP3


这种测试方法是按照图2.1搭建测试环境,向DUT打入2个单音信号,测出DUT输出端单音信号的幅度和三阶交调产物的幅度,再带入公式计算。


图2.1 一般DUT OIP3测试环境搭建


1). 利用2个信号源分别输出频率间隔Δf(Δf=5MHz)的两个信号f1和f2,然后这两个信号经过合成器送到DUT,在合路之前最好分别串联一个环形器,减少信号源之间的相互串扰;


2). 调节2个信号源使DUT工作在指定的功率下;


3). 观测频谱仪,计算出主音信号幅度和三阶交调产物幅度差值,即IMD3,单位dBc;


4). 根据主音信号输出功率和IMD3,计算出OIP3,单位dBm,公式如下:


OIP3= Pout+ IMD3/2


图2.2 某个DUT再1GHz小功率工作时OIP3的频谱


关键词:矢网 测量 频谱    浏览量:3094

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