了解Tx/Rx系统中非线性失真的影响
发布时间：2018-03-15 22:28:34
来源：RF技术社区 (https://rf.eefocus.com)
非线性失真是指在双端口网络或传输线上，输入与输出之间存在非线性关系时出现的信号失真。它包括两种类型：非线性幅度失真和非线性相位失真。
主要技术指标
衡量非线性失真的主要技术指标通常使用以下英文缩写：
Pin-1(Pout-1)：输入功率和输出功率之间的非线性幅度失真
IMD2：二阶互调失真（Intermodulation Distortion 2）
IMD3：三阶互调失真（Intermodulation Distortion 3）
IIP2(OIP2)：二阶输入截止点（Second Order Input Intercept Point）
IIP3(OIP3)：三阶输入截止点（Third Order Input Intercept Point）
这些指标用于描述非线性失真的程度，放大器、混频器等有源器件是引入非线性失真的主要来源。
非线性器件的分析
非线性器件有以下规律：
输出信号中会产生输入信号中没有的新频率成分，包括谐波和各种组合频率。
输出信号中最高谐波次数及各种组合频率的系数之和不会超过非线性响应的最高次数。
输出信号中的直流成分、偶次谐波以及系数之和为偶数的各种组合频率成分，其振幅只与幂级数表达式的偶次项系数有关，与奇次项系数无关。类似地，奇次谐波以及系数之和为奇数的各种组合频率成分，其振幅只与幂级数表达式的奇次项系数有关。
m次谐波（直流成分可视作零次，基波可视作一次）以及系数之和等于m的各组合频率成分，其振幅只与幂级数表达式中等于及高于m的各项系数有关。
所有组合频率都是成对出现的。
交调是指输入信号通过非线性系统时，产生新频率分量的现象。这些新的频率分量由原始信号的乘积和和差组合而成。
三阶指的是交调中涉及的频率分量的次数。在三阶交调中，新产生的频率分量由两个输入信号的和与差组合而成。
在实际情况下，三阶交调（2w2-w1、2w1-w2）是最主要的交调分量，因为它们位于输入信号附近的频率范围内，很难被放大器的通带内滤除。相比之下，四阶、五阶等更高阶的交调分量在实际应用中影响较小。
三阶截断点是指功率增益曲线上一阶和三阶功率相等的点。在这个点上，输入信号的非线性失真和线性增益相等。
Pin-1dB是指对于给定的输入功率，放大器输出功率下降1dB的输入功率点。IIP3（第三次截止互调点）是指当放大器输出信号的交调失真达到与基波功率相等的水平时，所需的输入功率。通常情况下，实际功率放大器的IIP3要比Pin-1dB大10到15dB。
三阶交调的应用包括在无线通信系统中，特别是在功率放大器的设计中。减小或控制交调失真可以提高系统的动态范围，减少干扰和增强信号质量。
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