高效测量三阶互调频率截取点的技术方法

发布时间：2021-02-26 16:24:43

来源：RF技术社区 (https://rf.eefocus.com)

分享到：

三阶互调截取点（IP3）是衡量通信系统线性度的一个重要指标，它反映了系统在受到强信号干扰时的互调失真程度。然而，当系统的IP3较高时，精确测试IP3变得困难，因为测试环境中的各种因素（如测试配件的隔离度、线性度和匹配性等）都会对高IP3的测试结果产生影响。

在微波多载波通信系统中，三阶互调截取点（IP3）是一项重要的测试指标，用于衡量器件的线性度和失真性能。

交调失真在模拟微波通信中会导致邻道信号串扰，在数字微波通信中会降低系统的频谱利用率并使误码率恶化。

容量较大的系统对IP3要求更高，较高的IP3表示器件具有更好的线性度和较少的失真，因此准确测量IP3的大小非常重要。

接下来介绍一种常用的三阶互调截取点的测量方法：

三阶互调截取点的计算

当两个或多个正弦信号经过放大器时，由于放大器的非线性作用，输出会包含多种频率的分量，其中三阶交调分量的功率电平最大。假设两个基频信号的频率分别为F1和F2，则三阶交调分量的频率为2F1-F2和2F2-F1。我们关注的是这些频率落在频带内的非线性产物。

在图中，可以看到随着输入功率逐渐增加，基频信号Y1与三阶交调信号Y2相交。对应的输出功率为OIP3。此时的输入功率被定义为输入三阶交调截取点（IIP3），输出功率被定义为输出三阶交调截取点（OIP3）。

测量方法

通常采用以下方法进行测量：给放大器一个输入功率P1，对应的输出功率为B。根据图示中的关系，有B+A=OIP3，其中A=D/2。根据图示可知，D=P2-P3。代入公式中，得到A=(P2-P3)/2。将其代入B+A=OIP3，可得OIP3=(P2-P3)/2+B。

通过计算出OIP3，可以得到IIP3=OIP3-GAIN，其中GAIN是放大器的增益。

实例

被测器件：低噪声放大器

频率范围：880~930MHz

噪声系数：2.2dB

回波损耗：>18 dB

增益：20 dB

电源：+12V，250mA

设备：

信号源：HP8648B

频谱仪：Agilent8560EC

电源：HP3631A

测量步骤:

按照图B的连接方式设置好测试台。

将两个信号源调节到带内的两个相邻频率，例如F1=901MHz，F2=902MHz。

设置频谱仪的衰减电平为10 dB，参考电平为0 dB，范围（SPAN）为5MHz，中心频率设置为901.5MHz。

调节稳压电源输出为DC12V。

打开稳压电源，分别打开信号源，并微调信号源输出功率，使得放大器的输出功率均为-7dBm。

同时打开两个信号源，此时可以在频谱分析仪上同时观察到基频信号和三阶交调信号。

按下PEAK SEARCH键，MARKER点会自动搜索到基频信号的峰值点。然后按下MARKER DELTA键，再按下NEXT LIFT或NEXT RIGHT键（具体按键根据MARKER点的位置确定），此时可以直接从频谱分析仪上读取MARKER DELTA的值（即图2中D的值）。

使用式5和式6计算出OIP3和IIP3的值。假设频谱仪上读取的MARKER DELTA值为70，则该放大器的： OIP3 = 70/2 + (-7) = 28dBm IIP3 = 28 - 20 = 8dBm