【硬件知识分享】——【射频芯片指标】之 三阶截断点IP3

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由于放大器存在非线性效应（BJT的e指数转移特性和FET的二次函数转移特性），当输入两个频率很接近的功率信号Pi（f1）和Pi（f2）时，在放大器输出端会产生两个三阶交调分量Po（2f2-f1）和Po（2f1-f2）,如果f1和f2频点比较接近，那么2f1-f2和2f2-f1就会比较靠近f1和f2，一般的滤波器很难滤除。由此可以想象如果f1，f2是工作信道的边界，那么经过放大器后在工作信道带外将会产生杂散泄露。
IMD的值是衡量三阶交调失真与有用信号之间差异的量，IMD=Po（f2）-Po（2f2-f1）（单位dBc），可以看出IMD越大，发射机的线性度越好。

在对数标系中，双音输入输出功率和三阶交调输出功率关系如下图所示：

Po（f2）与Pi（f2）关系曲线的斜率是1，Po（2f2-f1）与Pi（f2）的关系曲线的斜率是3，两条曲线的交点定义为IP3：输入功率就叫IIP3，输出功率就叫OIP3; 由此读者可以理解IP3的含义，即当输入功率达到IIP3时，有用信号的功率达到OIP3，三阶交调的功率也是OIP3，此时IMD为0dBc，这种情况是输出信号最恶劣的情形。


另外要提及的是发射机的无失真动态范围df，由上图相似三角形可轻易求出df：df（dB）=2/3[OIP3(dBm)-Po,mds(dBm)]，Po,mds定义为放大器最小输出功率，它的值一般规定为比放大器的输出噪声功率大3dB，由此可以算出Po,mds（dBm）=KTB（dBm）+G（dB）+F（dB）+3dB；从曲线意义上来理解df，即当输入功率为某一数值P时，三阶交调的功率正好淹没于放大器的最小输出功率里面，此时相当于三阶交调对有用信号几乎没有干扰，所以此时的有用信号输出功率与放大器最小输出功率之差定义为无失真动态范围。


还要谈及一点的是级联系统，虽然提高了系统的增益，但是整体的噪声系数F提高了，Po,mds也提高了，级联系统的OIP3降低了，所以根据上面的公式，整个系统的df降低了。