RF技术探究:相互调变失真的测量方法

在发射(Tx)路径上的相互调变失真是附加在高功率之中，它的特性很重要。由于在发射路径上一般都没有主动组件存在，因此它的相互调变失真特性被称为“被动的相互调变失真(passive IMD;PIMD)”。当设计一个无线通信电路时，PIMD在每一个功能单元中的变化不大，所以，在研发阶段就会先测量PIMD。

　　双音调相互调变测试

　　测量IMD最方便的方法是，将两个功率相等的信号组合在一起[*故被称为“双音调”(two-tone)]，并彼此保持一定的频率间隔，输入至待测物(device under test;DUT)的输入端。若以频谱分析仪测量，DUT的输出频谱将和附图1类似，其中，两个最大信号是被放大的载波信号;其它较小的信号分列在载波两边，分别是第3、5、7阶(order)相互调变乘积(product)。所有信号之间的频率间隔是相等的。

　　下列是10个有用的测量参数：

　　●载波(C)：这是载波信号的功率，单位是dBm。它和Pout参数类似，不过，C是使用频谱分析仪来测量，Pout是使用功率表(power meter)、并只输入一个射频信号来测量。

　　●第3阶相互调变乘积(I3)：这是寄生的第3阶相互调变信号之功率，单位是dBm，使用频谱分析仪来测量。

　　●载波对第3阶相互调变的比率(C/I3)：这是载波功率对寄生的第3阶相互调变信号功率之比率值，单位是dB。

　　●第3阶拦截点(IP3)：这是待测物的最佳指针，单位是dBm。此值通常会随着频率微调(tuning)而改变。

　　●第5阶相互调变乘积(I5)：与第3阶相互调变乘积类似。

　　●载波对第5阶相互调变的比率(C/I5)：与载波对第3阶相互调变的比率类似。

　　●第5阶拦截点(IP5)：与第3阶拦截点类似。

　　●第7阶相互调变乘积(I7)：与第3阶相互调变乘积类似。

　　●载波对第7阶相互调变的比率(C/I7)：与载波对第3阶相互调变的比率类似。

　　●第7阶拦截点(IP7)：与第3阶拦截点类似。

　　第3阶拦截点

　　一个装置或系统的非线性转换函数(transfer function)可以利用一个“泰勒级数(Taylor series)”来表示：

　　第3阶相互调变信号，是来自于上列的f(x)级数展开式的第3阶项，因此称为“第3阶相互调变乘积”。第3阶的输入功率会较载波的输入功率快速增加。单位dBm表示“第3阶相互调变乘积”是一个对数函数，在数学上是取比率相对值。其实，第3阶相互调变信号功率的增加速度是载波信号功率的3倍。

　　。如果“C对Pin”和“I对Pin”的线性部份之曲线能够向外延伸，所交叉的点就称作“第3阶拦截点(intercept point)”。不过，IP3是一个理论值，在实际设计上是无法达到的，因为这两个曲线在到达IP3之前就已经饱和了(斜率趋近于0，变成水平线了)。通常IP3是被当成射频装置的“优化函式”(merit function)。大多数的电路设计程序，其实应被称为“最佳化程序”，由设计者决定哪些地方应当被最佳化、且要最佳化到什么程度?如此所得到的结果，就被称为“最佳化函数”。

　　如果理论上，假定3：1的斜率差，则IP3可以仅从一个功率准位计算出来。如果完成功率扫描(power sweep)，得出图形，则在线性区域所求出的IP3将是固定的(当然3：1的斜率假设必须是正确的)。当载波和相互调变信号饱和时，IP3的值通常会下降，这就表示相互调变功率的测量结果将是错误的。在较低的功率准位，当达到频谱分析仪的噪声下限时，IP3将会开始改变，这也表示测量将有错误产生。因此，正确的测量值应该在IP3维持不变下的功率范围内。

　　理论上，IP3并不是功率准位的函数。然而，在低功率准位时，它的动态(线性)区域被频谱分析仪的噪声下限所限制;在高功率准位时，由于待测物的饱和，或频谱分析仪的相互调变，也会限制它的动态区域。因此，若将IP3当成是功率的函数，将可以提供一个能够确保测量结果正确的好方法 。