imd三阶互调失真分析

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1、由二个频率产生的三阶互调_0进现代通信系统屮鞞遍存在的I'uj题。当系统中二个(或更多)的载频信号通过一个无源器件,如天线、电缆、滤波器和双工器吋,由于其机械接触的不可靠,虚焊和表面諷化等原因,在不同材料的连接处会产生非线性因尜,这就像混频二极管。二个载频信号(F1和F2)及M:二次谐波(2F1和2F2)所进一步产生的最大互调产物就是三阶互调屋益(2F1-F2和2E2-F1)。三阶互调产物(IM3)的典型指标是当二个+43dBm的载频信号同时加到被测器件(DUT)时,其产生的IM3值不大于-llO

2、dBm,也就是-l53dBc。二阶互调差益会降低通信系统的性能。屋莖倍号中过大的三阶互调产物会干扰其它的接收机,敁终造成接收机无法正常工作。通常,设计者较为关心有源器件的互调测试。但是随着通信系统的发展和系统质莆的提高,对无源互凋的垄逆也越來越重视了。也胃„系统的无源互调在GSM900/1800和BOOMHzCDMA通信系统屮,由屋遂题g产牛.的三阶互调产物会落入到它们各自的接收遍g。而//n■炎嫂则不同,其发棚段(2110MHz〜2170MHz)产生的三阶丌调产物不会落入到其自身的接收频段(19

3、20MHz〜1980MHz),而会落到发射频段。通过以下数学计算可以来验证这个现象。三阶互调产物FIM3=2F1-F2,其中Fl=[2110、2170],F2=[2110、2170]。要证明FIM3乒[1920、1980],只要求出FIM3的取值范围,再看这个集合与[1920、1980]是否有交集即可。要求FIM3的取值范围,关键要求出其最小值FIM3(min)和最大值FIM3(max):FIM3(111比)二2卩1111比-卩2111狀二2><2110-2170=2050;卩1们(111狀)=2

4、卩11^0^21^11=22170-2110=2230。可见,卩113=[2050、2230]与[1920、1980]无相交部分,也就是说FIM3关[1920、1980]。通过计算工貝•也可以表征此77似频段三阶互调的变化趋势,这种变化趋势与上述计算结果是一致的,见图1所示。ilih(-)<图la表示了当Fl=2110.OMHz,F2从2110.OMHz向2170.OMHz方向变化吋,IM3从2050.0向2110.OMHz的变化趋势:图lb表示了当Fl=2110.OMHz,F2从2170.O

5、MHz向2110.OMHz方向变化时,IM3从2230.0向2110.OMHz的变化趋势。从以上情况可以发现,无论F1和F2在2110.OMHz〜2170.OMHz范围内如何变化,其IM3均不会落入到1920.OMHz〜1980.OMHz频段,而会落到2050.OMHz〜2170.OMHz频段。此外,WCDMA系统的七阶互调会落入其接收频段,如IM7MX2110-3X2170=1930MHz,有关这个问题将另文讨论。在WCDMA系统屮,如果在发射频段产生一个-llOdBni的无源互调信号,也就楚干

6、扰信号,这可能会给系统带来影响,因为这个数值己经大于系统中有用信号的谅小幅度丫,WCDMA系统发射频段的无源互调漱磨在GSM900/1800和800MllzCDMA通信系统中,山发射频段产生的IM3会落入到&自的接收频段。在这三种系统的无源互调直窘系统中,通常采用双工器和滤波器來提取IM3伉。图2是一个典型的GSM900接收频段的二端门器件无源互调测量系统(BXTPIM900)。当F1和F2通过DUT时,DUT的输出存在4个频率分量FI、F2、2F1-F2和2F2-F1,其屮F1和F2直接被大功率

7、低互调负载所吸收,而2F1-F2和2F2-F1则被双工器提取出来,滤波器则足力了进一步滤除F1和F2,以提高频谱分析仪的动态范围。由于三阶丌调产物全部落入接收频段,故可以采用称准的双工器和滤波器。图2BXTPIM900二端门无源互调测莆系统而WCDMA频段则不同,从上述分析屮我们发现,其发射频段(2110MHz〜2170MHz)产生的1M3值落到丫发射频段,也就足说IM3值和F1及F2靠的很近。在这种情况下,无法采用双工器将[M3提取出來,而耍采用M:它方法。图3参照了IEC推荐的发射频段IM3测

8、试方法。二个46dBm的CW信号分别通过合路器合成到一条传输线中并加到DUT上,合成信号通过DLT后被一个低互调负载吸收,其中-30dB的信号被定向耦合器耦合出來,通过一个可调带通滤波器,在频谱分析仪上测试出允许的IM3值。从测试原理和方法ft,无源互调的测试并不复杂,但是要完成准确的测试却并不容易。在搭建测试系统时,耍注意系统中的每个环节。(1)功率放大器。在一些PIM测试系统屮,通常采用43dBni的功放。然而在WCDMA系统中,由于WCDMA信号的髙峰均功率比而对系统的发射功

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