一般RF器件的鄰道漏電比推導(dǎo)

任何通用RF器件（無論是混頻器、放大器、隔離器還是其他器件）的鄰道漏電比（ACLR）通常由器件的三階交調(diào)失真（IM3）決定?？梢酝茖?dǎo)出器件的IM3性能與輸出交調(diào)截點（OIP3）參數(shù)之間的關(guān)系。以下段落中推導(dǎo)出了預(yù)測 ACLR 性能作為此 IM3 性能參數(shù)函數(shù)的公式。

ACLR/IMD模型

查看RF器件中ACLR劣化源的一種便捷方法是將寬帶載波頻譜建模為單個CW子載波的集合。這些子載波中的每一個都將承載總載流子功率的一小部分。下圖說明了此類模型。在這種情況下，連續(xù)RF載波由四個單獨的CW子載波建模，每個子載波的功率是總寬帶載波的四分之一。子載波在載波帶寬上以相等的間隔分布。

圖1.寬帶載波信號的子載波模型。

圖1中的綠線從左到右稱為子載波1、2、3和4。如果我們只看左邊的兩個子載波（1和2），我們可以考慮RF設(shè)備中的任何IMD3失真導(dǎo)致的三階IMD產(chǎn)品。這種三階失真將表現(xiàn)為兩個子載波本身兩側(cè)的低電平子載波。兩個“綠色”子載波左側(cè)的第一個“紅色”失真產(chǎn)物是這兩個子載波的IMD3失真的結(jié)果。

來自子載波 3 和 1 的 IMD3 分量具有與載波 3 相同頻率間隔的 IMD1 失真產(chǎn)物。這將在載波頻譜的左側(cè)生成第二個“紅色”IM產(chǎn)物。同樣，來自子載波 3 和 1 的 IMD4 會在遠(yuǎn)離載波邊緣的地方產(chǎn)生失真產(chǎn)物。

值得注意的是，這里還有其他IMD產(chǎn)品。子載波 2 和 4 產(chǎn)生 IM3 產(chǎn)品，這些產(chǎn)品直接落在子載波 1 和 2 的 IMD 產(chǎn)品之上。這種求和效應(yīng)迫使靠近RF載波邊緣的IMD產(chǎn)品比遠(yuǎn)離RF載波邊緣的IMD產(chǎn)品幅度更高，從而產(chǎn)生出現(xiàn)在ACLR失真頻譜中的特征“肩膀”。Leffel1的一篇論文詳細(xì)介紹了來自多個子運營商的IMD產(chǎn)品的總和。

這種方法可以量化，以預(yù)測單個IMD3失真產(chǎn)品的實際水平。還可以通過增加模型中使用的單個子載波的數(shù)量來擴展模型，這有助于提高其精度。 多個寬帶載波的 ACLR 性能看起來很像此模型中的 ACLR，其中每個單獨的寬帶載波只占總寬帶載波帶寬的一小部分。與連續(xù)寬帶載波集合中的最后一個載波相鄰的載波的ACLR位于IMD3引起的失真響應(yīng)的高肩上。這導(dǎo)致多載波箱的ACLR比單載波系統(tǒng)的ACLR差得多。同樣，這種效應(yīng)可以量化并用于準(zhǔn)確預(yù)測單個或多個寬帶載波的ACLR性能。這種基本方法用于僅根據(jù)OIP3規(guī)范預(yù)測ACLR性能RF器件。

基本關(guān)系

器件的三階互調(diào)產(chǎn)物與該器件的三階交調(diào)截點的關(guān)系如下：

IMD3 = （3 × Pm） ? （2 × OIP3）

其中：

Pm = 雙音測試用例中每音功率

IMD3 = 三階 IM3，單位：dBm，絕對功率

OIP3 = 三階交調(diào)截點，絕對功率

為方便起見，此公式可以重寫為相對IMD3，即相對于功率電平（P）的IM3性能。

IMD3 = 2 × （Pm? OIP3）

其中：

Pm = 雙音測試用例中每音功率

IMD3 = 三階 IM3，單位：dBc，相對功率

OIP3 = 三階交調(diào)截點，絕對功率

例 1

考慮總輸出功率（Ptot）為+30dBm，OIP3為+45dBm的PA。這種PA的相對IMD3可以通過使用上述公式得出。但是，IM3測試用例中兩個音調(diào)中每個音調(diào)的輸出功率將比PA的總輸出功率低3dB，或每個音調(diào)+27dBm。因此，我們使用這些值來計算此 PA 的 IMD3：

總功率放大器的 Ptot = +30dBm

pm = （+30dBm ? 3dB） = +27dBm 每音

OIP3 = +45dBm

IMD3 = 2 × （27 ? 45） = ?36dBc

ACLR 與 IMD3 的關(guān)系

寬帶載波的ACLR可以通過校正因子與雙音IMD3性能相關(guān)。此校正是由于 ACLR 性能因 IMD3 性能而降低。這種退化本身是由于擴頻載波的頻譜密度形成的各種互調(diào)產(chǎn)物的影響。ACLR 與 IMD3 的有用關(guān)系如下：

ACLRn = IMD3 + Cn

其中 Cn來自下表：

現(xiàn)在，我們可以將IMD3和ACLRn的上述關(guān)系組合成一個統(tǒng)一的表達(dá)式，從RF器件的基本性能參數(shù)中得出多個擴頻載波的ACLR。

ACLRn = （2 × ［（P ? 3） ? （OIP3）］） + （Cn）

其中：

Ptot = 所有載波的總輸出功率，單位為 dBm

OIP3 = 器件的 OIP3，單位為分貝

ACLRn = “n”載流子的 ACLR，單位為 dBc

Cn = 上表中的值

例 2

讓我們重復(fù)我們的數(shù)字示例，現(xiàn)在假設(shè)功率放大器必須產(chǎn)生四個載波，每個載波250mW，總輸出功率為1W。

每個載波的P = +24dBm

共 Ptot = +30dBm 總分貝

OIP3 = +45dBm

ACLRn = 2 × （（30 ? 3） ? （45）） + 12

ACLRn = ?36dBc + 12dB

ACLRn = ?24dBc

可以重新排列公式以推導(dǎo)出所需ACLR的OIP3要求。然后，重寫的公式將如下所示：

OIP3 = 0.5 × （［2 × （P ? 3）］ ? ［ACLRn］ + ［Cn］）

其中：

P = 所有載波的總輸出功率，單位：dBm

OIP3 = 器件的 OIP3，單位為分貝

ACLRn = “n”載流子的 ACLR，單位為 dBc

Cn = 上表中的值

例 3

讓我們重復(fù)我們的例子，現(xiàn)在該功率放大器的四載波ACLR目標(biāo)為?50dBc。

每個載波的P = +24dBm

共 Ptot = +30dBm 總分貝

ACLRn = ?50dBc

OIP3 = 0.5 × （［2 × （30 ? 3）］ ? ［?45］ + ［12］）

OIP3 = +55.5dBm

結(jié)論

載波功率電平、OIP3 規(guī)格和單/多載波 ACLR 性能之間的關(guān)系已針對通用射頻器件推導(dǎo)出來。這種關(guān)系適用于性能由三階失真積主導(dǎo)的RF器件。這包括許多常見的RF設(shè)備，當(dāng)驅(qū)動時不要太接近其飽和水平時。據(jù)觀察，該模型的ACLR預(yù)測精度約為±3dB。

審核編輯：郭婷