区分IIP3与OIP3功率放大器

注意IIP3与OIP3点在这个放大器电路

没有功率放大器,很多我们日常使用的电力电子是不可能的。这些放大器电路负责无线信号放大和其他模拟信号到一个有用的水平,使其在许多应用程序是非常重要的。时确保信号完整性的调频信号,电路或董事会的设计能做些什么来防止谐波失真,剪裁,互调?

不幸的是,你不能做任何事情来改变COTS有功功率放大器的设计一旦放置在你的董事会。然而,理解IIP3与OIP3分功率放大器将帮助您确定输入功率的上限,期望在设备上输出。一旦与你的设计要求,可以确定是否需要另一个组件,或者你是否可以增加一个有用的信号水平。

功率放大器和非线性饱和

功率放大器通常运行在饱和政权为了提供最大功率输出。这些放大器是由功率晶体管,设计运行在高电压/高电流和运行在相对较高的温度下。为了获得最大的输出电流的装置,晶体管通常运行在饱和输入电压输入信号。

输入信号可以有一些应用直流偏差,也可以仅仅是一个强大的模拟信号。当我们想放大器和晶体管是完全线性设备,它们是非线性,即使运行低于饱和。在这个博客上已经讨论了好几个地方,当你输入一个谐波发生发生振动信号非线性组件。换句话说,基本谐波输入到晶体管电路将产生多个高阶谐波输出。每个谐振频率将一个整数输入频率的倍数(加权的相对灵敏度组件中的每个频率的带宽)。这是下图所示。

谐波发生在一个功率放大器

在这里,输出信号包含整数的谐波输入频率的倍数。当一个信号与多个频率成分(例如,一个调频信号)输入到功率放大器,组件的非线性性质通过混频产生互调产品,输出信号产生互调失真。在时域,互调失真难以区分从其他来源的信号失真。然而,互调产品可以很容易看到的频域。

互调产品的频率等于金额和差异的不同输入信号的频率成分。很容易看到这种效果在下面的图形。奇数阶差频率是最重要的。特别是3 rd-order互调产品(绿色所示,贴上IM3)将谎言接近所需的载波频率f1和f2。

在功率放大器互调产物生成。

目标在设计功率放大器信号链是最小化在输出谐波和互调失真的产品。高阶谐波可以很容易地过滤,但互调产品更困难,将限制输入信号电平。

IIP3 vs OIP3是什么?

这两个术语指的是输入和输出信号的水平,分别,三阶互调的产品相同的输出水平所需的输入信号。的输出信号电平基本频率和IM3可以绘制在一个输出频率与输入图,如下所示。IIP3与OIP3点绘制图表。

如果你作为泰勒级数近似输出与输入曲线,你会发现IM3频率增加的3 x的基本频率。输出与输入曲线(双对数尺度)基本和IM3频率会相交于1 dB以上饱和度,也称为1 dB压缩点。

在功率放大器互调产物生成。

有一些重要的点从这个图:

• 在低输入,输出将几乎免费的互调失真。这是因为高阶互调产品相比基本频带非常脆弱。

• 最终,随着输入信号水平的增加,压缩会使基频停止增加,而IM3产品将继续增加。

• 第三阶拦截点不能直接观测到。相反,它只能通过插值IM3产品测量的信号水平和基频信号的水平。

如果你知道IIP3与OIP3点输出与输入图的功率放大器,可以确定要使用的适当的输入信号电平。第三阶拦截点告诉你的放大器的非线性。大量第三顺序拦截点意味着IM3产品较弱,因此也会减少失真的输出放大器。输入信号的峰值水平不应超过1 dB压缩点。

主动与被动互调

请注意,我们已经讨论了一个活跃的电路产生的互调,但是同样的效果可以发生在无源元件在非常高的频率。这种类型的互调失真,称为无源互调,变得有问题在微波和mmWave频率,是一个著名的电信基站信号完整性问题,被动射频放大器,劣质的组件在射频系统中使用。

这里讨论的观点也适用于无源互调。在5 g测试系统,熟悉3 rd-order无源互调产品显著减少下载速度,即使这些互调产品超过100分贝以下所需的载波频率。无源互调的原因仍然是一个活跃的研究领域,有很多机会创新者开发独特的解决这些问题。

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