RF技術(shù)探究:相互調(diào)變失真的測量方法

　　被動相互調(diào)變失真

　　在發(fā)射(Tx)路徑上的相互調(diào)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(diào)變失真特性被稱為“被動的相互調(diào)變失真(passive IMD;PIMD)”。當(dāng)設(shè)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(diào)相互調(diào)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(diào)”(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(diào)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(diào)變乘積(I3)：這是寄生的第3階相互調(diào)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(diào)變的比率(C/I3)：這是載波功率對寄生的第3階相互調(diào)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(diào)(tuning)而改變。

　　●第5階相互調(diào)變乘積(I5)：與第3階相互調(diào)變乘積類似。

　　●載波對第5階相互調(diào)變的比率(C/I5)：與載波對第3階相互調(diào)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(diào)變乘積(I7)：與第3階相互調(diào)變乘積類似。

　　●載波對第7階相互調(diào)變的比率(C/I7)：與載波對第3階相互調(diào)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(zhuǎn)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(diào)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(diào)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(diào)變乘積”是一個對數(shù)函數(shù)，在數(shù)學(xué)上是取比率相對值。其實，第3階相互調(diào)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(shè)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(dāng)成射頻裝置的“優(yōu)化函式”(merit function)。大多數(shù)的電路設(shè)計程序，其實應(yīng)被稱為“最佳化程序”，由設(shè)計者決定哪些地方應(yīng)當(dāng)被最佳化、且要最佳化到什么程度?如此所得到的結(jié)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(zhǔn)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(dāng)然3：1的斜率假設(shè)必須是正確的)。當(dāng)載波和相互調(diào)變信號飽和時，IP3的值通常會下降，這就表示相互調(diào)變功率的測量結(jié)果將是錯誤的。在較低的功率準(zhǔn)位，當(dāng)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(yīng)該在IP3維持不變下的功率范圍內(nèi)。

　　理論上，IP3并不是功率準(zhǔn)位的函數(shù)。然而，在低功率準(zhǔn)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(zhǔn)位時，由于待測物的飽和，或頻譜分析儀的相互調(diào)變，也會限制它的動態(tài)區(qū)域。因此，若將IP3當(dāng)成是功率的函數(shù)，將可以提供一個能夠確保測量結(jié)果正確的好方法 。