互调/交调测试方法

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互调交调是射频测试中常见的测试项目,而且经常发生混淆和混用,本文目的不是为了规范标准化术语,而是让大家清楚测试项目的含义以及测试和计算方法。
按照电磁兼容术语规范,交调(Cross Modulation) 是指非线性设备、电网络或传播媒介中信号的相互作用所产生的无用信号对有用信号的调制。互调 (Inter Modulation) 发生在非线性的器件或传播媒介中的过程。由一个或多个输入信号的频谱分量相互作用,产生出新的分量,它们的频率等于各输入信号分量频率的整倍数的线性组合。
 
 
交调类似于俗称的“串台”,是两个以上的信号之间形成交叉调制;互调是正弦波CW信号两两之间及其谐波之间的混频产物。除了某些EMC和通信标准中的特定交调测试项目以外,在测试和评价射频器件和仪器的指标时,通常采用双音(two-tones 两个相邻频率)的CW信号,进行互调测试。互调的主要测试项目是三阶互调指标,包括三阶截点IP3(也称作TOI), 三阶互调产物IM3。
 
相邻频率f1,f2两个信号,在三阶频率2f1-f2和2f2-f1处产生的互调分量的电平,随着两个输入信号功率上升而提高,互调分量在线性区上升直线的延长线,与f1或f2输出功率上升直线的延长线交点。
 
 
互调与交调
 
信号的输入功率Pin,输出功率Pout
Pout(dBm) = Pin(dBm)+Gain(dB)
 
三阶互调分量
IM3(dBm) = 3·Pin(dBm) - k(dB)
 
三阶节点,通过两个信号Pout的线性功率平均和三阶互调分量线性功率平均,转化dBm之后进行计算:
TOI(dBm) = Pout_AV+(Pout_AV-IM3_AV)/2
 
 
互调与交调
 
互调与交调
 
注意,频谱图中,直接用对数功率dBm取平均进行TOI计算结果是错误的,必须转线性功率平均并计算TOI线性功率W,然后再转换为dBm。
上图频谱仪上4个频点dBm功率读数(第二行),转换为线性功率mW(第三行),两个信号功率和两个互调分量功率分别平均,然后转换为dBm,计算结果与频谱仪TOI结果一致。
 
 
互调与交调
 
测试注意事项
 
互调指标需要标注测试频率、功率和双音(两个频率)间隔;
TOI(IP3)是计算值而不是实测值;
TOI是通过线性区的信号功率均值和互调分量功率均值计算得出;
TOI计算中,采用双音功率均值和两个互调分量均值计算,不可通过双音之一和互调分量之一计算,否则会有较大的计算误差;
计算三阶节点时,注意不可用dBm读数直接平均,需要转换线性功率平均后再转dBm,否则会有较大的计算误差;
TOI数值通常大于1dB压缩点,是基波与三阶互调分量的虚拟交汇点,远超出线性区;
如果测试中DUT工作在非线性区,互调分量的功率与双音信号电平之间并非线性关系,不可用三阶节点TOI或IP3描述;
非线性区的指标用互调分量IM3表示,同时标注测试频率、功率和双音间隔。
 
本文转载自射频微波实验室微信公众号,作者陈峰
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