三阶交调

作者:桂。

时间:2018-03-26  23:18:58

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前言

  接收机中,人们总希望同时获得高灵敏度和大动态范围,遗憾的是,在接收机中增益越高(灵敏度越高)则三阶截点越低(动态范围越小),结果是:高灵敏度就意味着小动态范围,本文主要从原理上分析这一特性。

一、1dB压缩点

1分贝压缩输出功率(P1dB):放大器有一个线性动态范围,在这个范围内,放大器的输出功率随输入功率线性增加。放大器工作在线性范围内

Pout = Gain_linear * Pin

因为线性,所以Gain_linear是常数。随着输入功率的继续增加,放大器进入非线性区,其输出功率不再随输入功率的增加而线性增加,也就是说,其输出功率低于小信号增益所预计的值。放大器工作在非线性范围

Pout < Gain_linear * Pin

Pout = Gain_nonlinear * Pin

线性增益大于非线性增益,通常把增益下降到比线性增益低1dB时的输出功率值定义为输出功率的1dB压缩点,用P1dB表示。
定义:P1dB是当Gain_nonlinear= Gain_linear - 1dB时的放大器输入功率。
典型情况下,当功率超过P1dB时,增益将迅速下降并达到一个最大的或完全饱和的输出功率,其值比P1dB大3-4dB。放大器工作在线性区,不会产生相应谐波分量,一旦进入非线性区域,则由于非线性作用产生谐波分量,这里的三阶交调也由此产生

 二、三阶交调

  A-现象描述

图中(3)即为三阶交调,之所以单独考虑三阶交调,是因为三阶交调距离真实信号非常近,难以通过滤波的方式去除,因此对信号的影响最大

  B-理论推导

 

 

三、三阶交调与无杂散动态范围(SFDR)理论推导

 结论

     10*log10 ( IIP3/P_1dB ) = 9.64dB
故三阶截点可以具有1dB压缩点相似的性质,可以表征线性工作的范围,进而表征双音无虚假动态。动态是频率的函数,对于特定的频率,1dB压缩点由器件自身物理特性(非线性特性)表征,即:输入信号功率的上界由器件自身特性决定
     三阶截点是一个与输入无关的常数,因此三阶截点是衡量接收机非线性的一个十分有用的测量值。

 参考

  • 《接收机线性动态范围的分析与设计》,宋里瑾-中国空空导弹研究院
  • 《一种大动态范围射频接收机的设计》,汪玉平-中国西南电子技术研究所
  • 《接收机三阶互调失真影响的分析》,陈军-南京电子技术研究所

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