【導讀】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。