射频中IM3、IIP3、OIP3、G、P1dB指标计算

2024-05-11 17:50:02

三阶截止点

噪声系数与非线性失真是描述射频系统性能优劣的两个重要指标。

噪声-限制了系统所能处理的最低信号电平；

非线性失真-限制了系统所能处理的最高信号电平；

在非线性器件（放大器、混频器等）输入端，输入等幅度不同频率的双音信号(f1, f2)，由于器件的非线性，输出信号中会产生2f1 - f2 , 2f2 - f13阶交调分量。

输入信号增加1dB,基波分量输出信号增加1dB；

输入信号增加1dB,2次谐波，2阶交调分量输出信号增加2dB；

输入信号增加1dB,3次谐波，3阶交调分量输出信号增加3dB(斜率为基波的3倍)；

IM3、IIP3、OIP3、G、P1dB等指标之间的关系图

Pin：Input power
Pout：Output power
IM3：3rd order intermodulation product
IIP3：Input 3rd order intercept point
OIP3：Output 3rd order intercept point
G：Gain
P1dB：1dB compression point
IMD（图中A(dBc))：The differences between output power and IM3

各指标之间的数学关系如下（标红色的用的最广泛）：
Pout (dBm) = Pin (dBm) + G (dB) （1）
OIP3 (dBm) = IIP3 (dBm) + G (dB) （2）
OIP3 (dBm) = Pout (dBm) +IMD/2 (dBc) （3）
IIP3 (dBm) = Pin (dBm) +IMD/2 (dBc) （4）
IM3 (dBm) = 3Pin (dBm) – 2IIP3 (dBm) + G (dB)
= 3Pout (dBm) – 2IIP3 (dBm) –2G (dB)
= 3Pout (dBm) – 2OIP3 (dBm) （5）
对于射频放大器、中频放大器、混频器等器件，OIP3一般比P1dB大10～15dB。

1dB压缩点

1dB压缩点（P1dB）：放大器有一个线性动态范围，在这个范围内，放大器的输出功率随输入功率线性增加。随着输入功率的继续增加，放大器进入非线性区，其输出功率不再随输入功率的增加而线性增加，也就是说，其输出功率低于小信号增益所预计的值。通常把增益下降到比线性增益低1dB时的输出功率值定义为输出功率的1dB压缩点，用P1dB表示。典型情况下，当功率超过P1dB时，增益将迅速下降并达到一个最大的或完全饱和的输出功率，其值比P1dB大3-4dB。

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