三階互調(diào)截取點(diǎn)測(cè)量提示和技巧

工程師們常常需要進(jìn)行三階互調(diào)截取點(diǎn)（IP3）測(cè)量來(lái)更好地了解被測(cè)器件的線性度。在大功率水平下進(jìn)行IP3測(cè)量（+40 dBm或更高）是最困難的測(cè)量任務(wù)之一。其中一個(gè)原因是：為了實(shí)現(xiàn)精確的測(cè)量，信號(hào)源和信號(hào)分析儀的三階失真分量必須低于被測(cè)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(cè)量的難度，下述技術(shù)可以幫助您確保測(cè)量精度。

在進(jìn)行IP3測(cè)量時(shí)，您可以從產(chǎn)生高線性度雙音源開(kāi)始。雖然“多音模式”矢量信號(hào)發(fā)生器也可以產(chǎn)生雙音信號(hào)，然而對(duì)于要求最嚴(yán)格的IP3測(cè)量來(lái)說(shuō)，此解決方案通常沒(méi)有足夠好的防失真性能。產(chǎn)生干凈的雙音信號(hào)的最佳方法是使用兩個(gè)信號(hào)發(fā)生器并用合成器將其合成。這里，信號(hào)源隔離是IP3測(cè)量獲得成功的關(guān)鍵。如果沒(méi)有足夠好的信號(hào)源隔離，那么其中一個(gè)源發(fā)出的FR能量會(huì)泄漏到另一個(gè)源中。

您可以采用若干種方法合成兩個(gè)信號(hào)源的信號(hào)，產(chǎn)生達(dá)到IP3測(cè)量要求的隔離。一個(gè)明顯要求是選擇具有最佳端口-端口隔離的合成器。一般來(lái)說(shuō)，純粹電阻性分路器/合成器僅能實(shí)現(xiàn)6-12 dB的隔離。與此對(duì)照，Wilkinson功率合成器常常能夠?qū)崿F(xiàn)最優(yōu)隔離——通常達(dá)到20 dB或更低。

除了正確選擇功率合成器之外，您還可以對(duì)兩個(gè)信號(hào)源進(jìn)行隔離。一種最簡(jiǎn)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(gè)信號(hào)源均采用定向耦合器的配置還使信號(hào)源之間的隔離優(yōu)于50 dB。

在獲得正確配置的雙音源信號(hào)之后，下一步是分析激勵(lì)信號(hào)的互調(diào)分量，以驗(yàn)證互調(diào)失真（IMD）是否足夠低。在使用RF信號(hào)分析儀時(shí)，擠出動(dòng)態(tài)范圍的最后幾個(gè)分貝需要了解接收器的前端。對(duì)于大多數(shù)RF信號(hào)分析儀，您可以通過(guò)調(diào)整若干設(shè)置來(lái)改善儀器的IP3背景噪聲。

其中一個(gè)設(shè)置是RF衰減，您通?？梢酝ㄟ^(guò)手動(dòng)，或者通過(guò)調(diào)整儀器的參考電平，來(lái)進(jìn)行控制。此設(shè)置使用RF步進(jìn)衰減器來(lái)控制輸入電平，這是接收器鏈的其他部分的基準(zhǔn)。稱為混合器電平。在確定RF信號(hào)分析儀是否導(dǎo)致IP3或三階互調(diào)截取點(diǎn)測(cè)量誤差時(shí)，緩慢增加前端衰減同時(shí)觀察三階互調(diào)分量是一種簡(jiǎn)便的方法。在增加衰減時(shí)，第一個(gè)混合器的信號(hào)電平會(huì)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(jié)論：儀器導(dǎo)致測(cè)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(lái)自于被測(cè)器件（DUT）。

降低RF信號(hào)分析儀的固有失真分量的第二項(xiàng)技術(shù)是：IF信號(hào)調(diào)整。為了防止發(fā)生削波，一般對(duì)分析儀的增益進(jìn)行配置，以便利用略低于模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）滿刻度的IF功率。通過(guò)設(shè)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(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，必須使失真音的間隔超過(guò)分析儀的IF濾波器的帶寬。上圖是此實(shí)現(xiàn)的一個(gè)實(shí)例。通過(guò)濾掉雙音激勵(lì)，ADC內(nèi)部產(chǎn)生的失真分量降低，從而實(shí)現(xiàn)更加精確的IP3測(cè)量。

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