什么是非線性?非線性是指輸入和輸出不在呈現(xiàn)線性關系。射頻器件都有非線性,輸入的信號增加到一定程度,輸出不再隨著輸入增加,但是輸入的信號也不會就此消失,呈現(xiàn)在輸出端就是產(chǎn)生了新的頻率分量。
一個雙音信號輸入
按照泰勒級數(shù)展開:
從公式可以看出,即使雙音信號是理想的,也會有互調(diào)信號產(chǎn)生。輸入信號每增加1dB,互調(diào)產(chǎn)物增加3dB。如果雙音輸入信號進入非線性區(qū),由于器件的特性,互調(diào)產(chǎn)物會惡化的更多。
對于通信傳輸來說,保證信號不產(chǎn)生失真(互調(diào))是設計的重中之重,通常用OIP3/IIP3來衡量一個器件或者系統(tǒng)的線性指標。
Pout (dBm) = Pin (dBm) + G (dB)?????????????????? (1)
OIP3 (dBm) = IIP3 (dBm) + G (dB)?????????????????? (2)
OIP3 (dBm) = Pout (dBm) +IMD3/2 (dBc)????????????? (3)
IIP3 (dBm) = Pin (dBm) +IMD3/2 (dBc)???????????????? (4)
IM3 (dBm) = 3Pin (dBm) – 2IIP3 (dBm) + G (dB)
= 3Pout (dBm) – 2IIP3 (dBm) –2G (dB)
= 3Pout (dBm) – 2OIP3 (dBm)
IM3就是我們通常說的互調(diào)產(chǎn)物,IMD3為互調(diào)抑制。對于一個寬帶信號來說,通常用ACPR或者EVM來計量一個放大器或者系統(tǒng)的線性。對于放大器來說就是雙音信號的互調(diào)產(chǎn)物。
從上述公式可以看出,想要互調(diào)好,一是選擇更高OIP3的器件,二是回退。
以一個放大器總輸出功率為30dBm,OIP3為45dBm的功率放大器(PA)為例。這樣一個PA的相對IMD3可利用上述公式推導得出。但是,IM3雙音測試中每個單音的輸出功率比PA的總輸出功率低3dB,即每個單音27dBm。所以利用這些值來計算該PA的IMD3=2*(45-27)=36dBc
仿真圖和結(jié)果如下圖所示
那么互調(diào)和鄰道功率是什么關系?
調(diào)制是基帶調(diào)制在載波上,所以對于一個單載波調(diào)制方式來說,經(jīng)過射頻調(diào)制已經(jīng)算調(diào)制過一次,比如單載波調(diào)制峰均比是3dB,加上射頻,總的峰均比即為6dB。
所以說對于單載波調(diào)制方式來說就是互調(diào)抑制加上3dB
也就說如果是QAM調(diào)制方式,此時的鄰道抑制為33dB,ACLR≈SNR,可以換算得知此事的EVM為2.2%
對于多載波調(diào)制,例如4載波調(diào)制在同樣的情況下,通過仿真可以得知此事的鄰道抑制為23dB
根據(jù)ADI的多載波補償計算來說
ACLR=IMD3-Cn
4載波的鄰道抑制為36-12=24dBc
與仿真結(jié)果基本吻合,多載波調(diào)制(OFDM)與單載波調(diào)制鄰道功率抑制與EVM換算關系不同,因為多載波需要考慮載波之間的正交性,所以同樣的鄰道指標情況下,對應的EVM,OFDM的更差一些。
最后的話
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