表征非线性的参数除了P1dB外，另一个非常重要的通用参数就是三阶交调失真（3rd-order IMD），本文将重点介绍这一内容。
在大信号输入情况下，半导体器件具有一定的非线性特性，而放大器作为一种具有增益的器件，其非线性尤为明显。因此，放大器的非线性成为实际应用中需要特别关注的问题。接下来，我们以放大器为例，展开对交调失真及其测试方法的讨论。
交调失真的影响
交调失真不仅会对发射链路的性能产生影响，还会对接收链路造成影响。
在发射链路中，功率放大器是非线性最严重的组件。当信号为宽带调制信号时，在信号带内和带外都会产生丰富的交调产物。带外的交调产物会导致对其他信道的干扰，通常使用邻道泄露比（ACLR或ACPR）进行表征。带内的交调产物会干扰信号本身，恶化信噪比或信干比，通常使用噪声功率比（NPR）进行表征，这在卫星通信中尤为重要。
在接收链路中，主要关注前端低噪声放大器的交调失真。当附近存在强双音或多音干扰时，交调产物会进入信号带内，从而影响接收机的灵敏度。一种特定的测试是手机的"双音灵敏度"，即在相邻信道上存在双音干扰时，测试接收灵敏度。规范定义了双音干扰的频点和幅度，并要求满足一定的灵敏度要求。这要求射频前端低噪声放大器具有较好的线性性能。
综上所述，交调失真对无线通信系统的性能具有重要影响。在射频放大器的设计和调试过程中，非线性性能是不可忽视的因素。
交调失真的产生机制简介
当将单音信号（即单频点信号）输入放大器时，放大器会输出基频及其谐波分量。而当输入双音或多音信号时，放大器的非线性会导致不同频率之间的组合，形成各种频率成分，这些成分就是交调失真产物。
在众多非线性失真项中，距离基频信号最近的是差频三阶交调分量：(2w1-w2) 和 (2w2-w1)。在宽带通信系统中，它们最容易对信号本身及邻道产生干扰，并且三阶交调的幅度相对较高，因此受到关注。一般情况下，所给出的有源器件的交调失真参数主要指的是三阶交调失真。
然而，是不是只有泰勒级数展开中的三阶项会产生交调失真呢？实际上，除了三阶项之外，五阶、七阶等奇数高阶项也可以产生交调失真，只是随着阶数的增加，其贡献逐渐减小。
为了便于定量分析，下表给出了泰勒级数展开后五阶项以内的基频及三阶交调失真的系数。
在对数坐标系下，根据上述公式，可以得出以下结论：
无论是基频信号还是三阶交调失真，在放大器输出端，功率随输入功率的变化都不是线性的。
当输入信号功率较低时，c3V02→0，c5V02→0，c5V04→0。此时，基频信号和三阶交调失真的输出功率与输入功率呈现近似线性关系。这一点非常重要，因为在推导三阶交调点（IP3）功率时需要基于这种近似线性关系。
在近似线性区域，随着输入功率的增加，三阶交调失真的功率将比基频分量的功率增加更快。前者的增加速度是后者的三倍。在以对数坐标系绘制的输入功率和输出功率曲线中，基频功率曲线的斜率为1，而三阶交调功率曲线的斜率为3。
在近似线性区域，根据数学表达式可知，当输入功率较低时（通常远小于0dBm），三阶交调分量的功率要远小于基频信号功率。
随着输入功率进一步增加，基频和三阶交调失真的输出功率曲线的非线性效应变得越来越明显，逐渐表现出压缩状态。
计量非线性引起的三阶交调失真通常使用以下两个参数：三阶交调失真度（IMD3, 3rd order intermodulation distortion）和三阶交调点（IP3, 3rd order intercept point）。其中，IP3实际上是与三阶交调点对应的输入或输出功率。
在输入功率较低时，基频和三阶交调失真的功率曲线均呈现近似线性关系。由于斜率不同，这两条曲线必然会有一个交点，该交点即为三阶交调点IP3。当然，在实际情况下很难达到IP3所对应的输出功率，引入IP3只是为了在输入双音或多音信号时，能够按照统一的方法衡量半导体器件的非线性特性。
如何测试三阶交调失真度及交调点功率？
测试IMD3和IP3并不困难，但在测试中需要注意一些问题，处理不当可能会影响测试结果的准确性。
对于三阶交调的测试，要求向被测设备提供等幅双音信号，双音频之间的间距应根据被测设备的测试要求进行设置，通常需要根据实际使用场景选择合适的双音频点和频间距。对于IMD3的测试，双音信号的幅度可以大也可以小，但如果要测试IP3，如前文所述，幅度不能太大，必须确保被测设备在近似线性区域工作。
在测试过程中，可以使用两个信号源提供双音信号，这是三阶交调测试最常用的方法，可提供相对较纯净的双音信号。或者使用一个矢量信号源，通过编辑波形文件在基带端生成双音信号，从单个通道输出双音信号。这种方法产生的信号本身会具有一定的三阶交调失真，因此只能作为备选方案，在没有两个信号源可用时
使用一台矢量源，通过基带侧编辑波形文件，从而由单个通道输出双音信号，这种方法产生的信号本身会有一定的三阶交调失真，因此只是将其作为一种备选方案，实在没有两台信号源时才使用这种方法。
下面分别从频谱仪和信号源两个方面介绍一下测试中需要特别注意的点。
频谱仪测试注意事项
在进行测试时，需要特别注意频谱仪自身产生的非线性引起的三阶交调失真。虽然频谱仪在测试过程中会产生一定的交调失真，但不能太强，否则会干扰测试结果。
为了判断是否受到频谱仪产生的交调失真影响，可以增大频谱仪内部的前端衰减器。如果三阶交调分量变化不大，则可以忽略频谱仪产生的交调失真对测试结果的影响。如果三阶交调分量减小，则需要进一步增大衰减度，直到三阶交调分量变化不大为止。然而，使用衰减器可能会降低IMD3的测试动态范围，因此在必要时，可以考虑使用陷波器来衰减基频信号，以防止频谱仪产生较强的交调失真。
当测试功率放大器的三阶交调失真时，在馈入频谱仪之前务必使用适当功率容量的衰减器，以确保频谱仪不会受到损坏。若要实现更高的测试动态范围，则需要使用陷波器来衰减基频信号。
信号源测试注意事项
在信号源侧，有两个需要注意的方面，其中之一是双音信号的幅度。
对于IMD3的测试而言，对于双音信号的幅度没有过高的要求。然而，在进行IP3测试时，需要确保输入信号的幅度不要太高，以确保放大器工作在近似线性区域。建议双音信号的幅度低于1dB增益压缩点输入功率Pin,1dB，并且至少要比其20dB。无论是进行IMD3还是IP3测试，记录测试结果时一定要注明双音频间距及幅度。
为了判断是否在近似线性区域工作，可以观察当输入功率增加1dB时，IMD3是否恶化2dB。若恶化程度较小，则表示放大器仍然在近似线性区域内，可以计算IP3。
另一个需要注意的点是，采用特定的测试装置可能会在合路器输出端产生三阶交调产物。这与信号源的自动功率控制环路有关，具体原因稍后详细介绍。简单来说，由于合路器的有限隔离度，导致信号反向串入信号源，再经过自动功率控制环路的作用，使得信号源本身输出了双音及交调失真信号。
为了减小这种影响，建议在进行测试之前，先使用频谱仪检测双音信号，观察是否存在较强的三阶交调失真。
如何降低这种情况对测试带来的影响？大多数信号源支持手动关闭自动功率控制（ALC）功能，通过关闭ALC功能可以有效避免此问题。然而，关闭ALC功能会降低输出功率的稳定性。另一种方法是使用一个高隔离度的耦合器充当合路器，抑或在每台信号源的输出端分别连接一个衰减器，从而增加彼此之间的隔离度。
