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RF技術探究:相互調變失真的測量方法
摘要: 在發(fā)射(Tx)路徑上的相互調變失真是附加在高功率之中,,它的特性很重要,。由于在發(fā)射路徑上一般都沒有主動組件存在,,因此它的相互調變失真特性被稱為“被動的相互調變失真(passive IMD;PIMD)”,。當設計一個無線通信電路時,,PIMD在每一個功能單元中的變化不大,,所以,,在研發(fā)階段就會先測量PIMD,。
Abstract:
Key words :

    在發(fā)射(Tx)路徑上的相互調變失真是附加在高功率之中,,它的特性很重要。由于在發(fā)射路徑上一般都沒有主動組件存在,,因此它的相互調變失真特性被稱為“被動的相互調變失真(passive IMD;PIMD)”,。當設計一個無線通信電路時,PIMD在每一個功能單元中的變化不大,,所以,,在研發(fā)階段就會先測量PIMD。

  雙音調相互調變測試

  測量IMD最方便的方法是,,將兩個功率相等的信號組合在一起[*故被稱為“雙音調”(two-tone)],,并彼此保持一定的頻率間隔,輸入至待測物(device under test;DUT)的輸入端,。若以頻譜分析儀測量,,DUT的輸出頻譜將和附圖1類似,其中,,兩個最大信號是被放大的載波信號;其它較小的信號分列在載波兩邊,,分別是第3、5,、7階(order)相互調變乘積(product),。所有信號之間的頻率間隔是相等的。

  下列是10個有用的測量參數(shù):

  ●載波(C):這是載波信號的功率,,單位是dBm,。它和Pout參數(shù)類似,不過,,C是使用頻譜分析儀來測量,,Pout是使用功率表(power meter)、并只輸入一個射頻信號來測量,。

  ●第3階相互調變乘積(I3):這是寄生的第3階相互調變信號之功率,,單位是dBm,,使用頻譜分析儀來測量。

  ●載波對第3階相互調變的比率(C/I3):這是載波功率對寄生的第3階相互調變信號功率之比率值,,單位是dB,。

  ●第3階攔截點(IP3):這是待測物的最佳指針,,單位是dBm,。此值通常會隨著頻率微調(tuning)而改變。

  ●第5階相互調變乘積(I5):與第3階相互調變乘積類似,。

  ●載波對第5階相互調變的比率(C/I5):與載波對第3階相互調變的比率類似,。

  ●第5階攔截點(IP5):與第3階攔截點類似。

  ●第7階相互調變乘積(I7):與第3階相互調變乘積類似,。

  ●載波對第7階相互調變的比率(C/I7):與載波對第3階相互調變的比率類似,。

  ●第7階攔截點(IP7):與第3階攔截點類似。

  第3階攔截點

  一個裝置或系統(tǒng)的非線性轉換函數(shù)(transfer function)可以利用一個“泰勒級數(shù)(Taylor series)”來表示:

  第3階相互調變信號,,是來自于上列的f(x)級數(shù)展開式的第3階項,,因此稱為“第3階相互調變乘積”。第3階的輸入功率會較載波的輸入功率快速增加,。單位dBm表示“第3階相互調變乘積”是一個對數(shù)函數(shù),,在數(shù)學上是取比率相對值。其實,,第3階相互調變信號功率的增加速度是載波信號功率的3倍,。

  如果“C對Pin”和“I對Pin”的線性部份之曲線能夠向外延伸,所交叉的點就稱作“第3階攔截點(intercept point)”,。不過,,IP3是一個理論值,在實際設計上是無法達到的,,因為這兩個曲線在到達IP3之前就已經(jīng)飽和了(斜率趨近于0,,變成水平線了)。通常IP3是被當成射頻裝置的“優(yōu)化函式”(merit function),。大多數(shù)的電路設計程序,,其實應被稱為“最佳化程序”,由設計者決定哪些地方應當被最佳化,、且要最佳化到什么程度?如此所得到的結果,,就被稱為“最佳化函數(shù)”。

  如果理論上,,假定3:1的斜率差,,則IP3可以僅從一個功率準位計算出來。如果完成功率掃描(power sweep),,得出圖形,,則在線性區(qū)域所求出的IP3將是固定的(當然3:1的斜率假設必須是正確的),。當載波和相互調變信號飽和時,IP3的值通常會下降,,這就表示相互調變功率的測量結果將是錯誤的,。在較低的功率準位,當達到頻譜分析儀的噪聲下限時,,IP3將會開始改變,,這也表示測量將有錯誤產(chǎn)生。因此,,正確的測量值應該在IP3維持不變下的功率范圍內,。

  理論上,IP3并不是功率準位的函數(shù),。然而,,在低功率準位時,它的動態(tài)(線性)區(qū)域被頻譜分析儀的噪聲下限所限制;在高功率準位時,,由于待測物的飽和,,或頻譜分析儀的相互調變,也會限制它的動態(tài)區(qū)域,。因此,,若將IP3當成是功率的函數(shù),將可以提供一個能夠確保測量結果正確的好方法 ,。

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