三階互調(diào)截取點測量提示和技巧

工程師們常常需要進行三階互調(diào)截取點（IP3）測量來更好地了解被測器件的線性度。在大功率水平下進行IP3測量（+40 dBm或更高）是最困難的測量任務之一。其中一個原因是：為了實現(xiàn)精確的測量，信號源和信號分析儀的三階失真分量必須低于被測器件（DUT）所產(chǎn)生的失真分量（最好低于20 dB）。鑒于高線性度IP3測量的難度，下述技術可以幫助您確保測量精度。

在進行IP3測量時，您可以從產(chǎn)生高線性度雙音源開始。雖然“多音模式”矢量信號發(fā)生器也可以產(chǎn)生雙音信號，然而對于要求最嚴格的IP3測量來說，此解決方案通常沒有足夠好的防失真性能。產(chǎn)生干凈的雙音信號的最佳方法是使用兩個信號發(fā)生器并用合成器將其合成。這里，信號源隔離是IP3測量獲得成功的關鍵。如果沒有足夠好的信號源隔離，那么其中一個源發(fā)出的FR能量會泄漏到另一個源中。

您可以采用若干種方法合成兩個信號源的信號，產(chǎn)生達到IP3測量要求的隔離。一個明顯要求是選擇具有最佳端口-端口隔離的合成器。一般來說，純粹電阻性分路器/合成器僅能實現(xiàn)6-12 dB的隔離。與此對照，Wilkinson功率合成器常常能夠實現(xiàn)最優(yōu)隔離——通常達到20 dB或更低。

除了正確選擇功率合成器之外，您還可以對兩個信號源進行隔離。一種最簡單的方法是使用隔離器或者定向耦合器。耦合器和隔離器通常提供30 dB或更高的方向性。除了Wilkinson功率合成器之外，兩個信號源均采用定向耦合器的配置還使信號源之間的隔離優(yōu)于50 dB。

在獲得正確配置的雙音源信號之后，下一步是分析激勵信號的互調(diào)分量，以驗證互調(diào)失真（IMD）是否足夠低。在使用RF信號分析儀時，擠出動態(tài)范圍的最后幾個分貝需要了解接收器的前端。對于大多數(shù)RF信號分析儀，您可以通過調(diào)整若干設置來改善儀器的IP3背景噪聲。

其中一個設置是RF衰減，您通常可以通過手動，或者通過調(diào)整儀器的參考電平，來進行控制。此設置使用RF步進衰減器來控制輸入電平，這是接收器鏈的其他部分的基準。稱為混合器電平。在確定RF信號分析儀是否導致IP3或三階互調(diào)截取點測量誤差時，緩慢增加前端衰減同時觀察三階互調(diào)分量是一種簡便的方法。在增加衰減時，第一個混合器的信號電平會明顯降低，從而儀器所產(chǎn)生的失真也降低。如果隨著衰減增加，互調(diào)分量的功率降低，那么您可以立即得出結論：儀器導致測量誤差。然而，如果三階分量并不隨著衰減的增加而變化，那么可以確定，這些互調(diào)分量來自于被測器件（DUT）。

降低RF信號分析儀的固有失真分量的第二項技術是：IF信號調(diào)整。為了防止發(fā)生削波，一般對分析儀的增益進行配置，以便利用略低于模數(shù)轉換器（ADC）滿刻度的IF功率。通過設置較窄的IF帶寬和增大IF功率電平，可以改善儀器的背景噪聲。為了實現(xiàn)這一點，必須使失真音的間隔超過分析儀的IF濾波器的帶寬。上圖是此實現(xiàn)的一個實例。通過濾掉雙音激勵，ADC內(nèi)部產(chǎn)生的失真分量降低，從而實現(xiàn)更加精確的IP3測量。

IP3是業(yè)界用來描述被測設備線性度的重要指標，但是也提出了許多挑戰(zhàn)。您需要仔細考慮測量配置要求，以獲得具有足夠隔離的雙音信號源，并正確地配置RF信號分析儀。隨著設備的不斷改進，IP3測量的難度將更大，您可能需要投資購入最好的儀器來測量這一敏感但是非常重要的規(guī)格。