重新整理IM3、IIP3、OIP3等的计算
OIP3与IIP3测量
OIP3与IIP3测量TOIP3和IIP3的测量1 简介 (1)2 测量TOIP3 和IIP3 (2)3 例⼦ (2)3.1 仪表 (2)3.2 测量步骤 (2)1 简介图1图1表明。
⼀个放⼤器或系统的增益G⽤⼀阶互调的斜率表⽰，那么三阶互调线的斜率是3G。
换句话说，三阶互调输出功率电平是⼀阶互调输出功率电平的3倍。
描述这两种情况的⽅程式是：（以下公式的单位都是dB）然后，对输出三阶截⽌点TOIP3，有：把公式3代⼊公式1得到TOIP3：输⼊三阶截⽌点IIP3为：在上式中，a和b分别表⽰⼀阶输出功率电平的测量值和三阶输出电平的测量值。
假定每个频率的输出功率电平设为0dBm，那么⽅程式4和5就化简为：和2 测量TOIP3 和IIP3测量IM3的⽅法图⽰在图2。
两个信号源⽤于产⽣两个不同频率的信号。
分别通过各⾃的隔离器然后连接到同⼀个合路器。
最后偶合到⼀个低噪声放⼤器DUT中，⼀个频谱仪⽤于测量输出功率和三阶互调。
隔离器的作⽤是防⽌2个信号源相互之间产⽣互调。
隔离器还必须有带通滤波的作⽤。
调节每个信号源的的电平，使放⼤器输出的两个频率的功率相等。
频谱仪的内部衰减应该要⽐每个频率的输出功率⾄少⼤30 dB以上，防⽌频谱仪因为输⼊信号过⼤⽽⾃⾝产⽣的过载和失真。
图2：测量IM3的⽅法3 例⼦3.1 仪表被测试的低噪声放⼤器：WA08-3465 它的技术参数为：频率范围: 820 MHz ~930 MHz噪声系数: 1.0 dB输出三阶截⽌点: 65 dBm增益: 34 dB回波损耗: >16 dB输出功率: 30 dBm电源: +8 V, 650 mA两个信号源的型号: HP8648B频谱仪: HP8594E隔离器+ 合路器: WIC08-30A (WanTcom, Inc.)电源: HP3631A3.2 测量步骤●把第⼀个信号发⽣器调节到894MHz，输出电平为-15dBm。
●把第⼆个信号发⽣器调节到895MHz，输出电平为-15dBm。
的常用基本概念计算及相关知识
共轭匹配情况下的具体灵敏度计算
示意图
输入噪底＝输出噪底－G
带外抑制（outband rejection）
定义
带外抑制是表征滤波器带的信号，同时抑制 带外所有信号的性能。这个特性正比于系统的 信噪比及误码率（BER）。系统测量带外抑制 的能力直接取决于系统的动态范围指标。
P-1dB点(增益压缩)
伪动态范围示意图
Pin,min:灵敏度； Pin,max：在双音测量 IM3(<噪底)中最大输入 电平。
伪动态范围计算1
PIIP3=Pin+(Pout-PIM,out)/2 因为Pout=Pin+G和PIM,out=PIM,in+G
PIIP3=Pin+(Pin - PIM,in)/2= (3Pin -PIM,in )/2 所以Pin = ( 2 PIIP3 +PIM,in )/3
概念 计算 举例 试题
培训的内容
常用基本概念
动态范围 灵敏度 带外抑制 P-1dB点 非线性器件的IP3、IM3及相关参数 ACPR
动态范围（Dynamic Range ）
动态范围定义 伪动态范围
伪动态范围示意图 伪态范围计算
动态范围的定义
定义
Pin,max:电路可以承受的最大输入电平； Pin,min：电路所保证正常的信号质量的最小输入电 平； －在不同的应用中有不同的量化
现则在PPin,iMn,MAXAX=是( 当2 PPIIIPM3,i+n F=F)/（3 输入噪底）可以得到的， 这里的F=-174dBm＋NF+10logB (-174dBm室温下的热噪声)
伪动态范围计算2
因为Pin,MIN = F+SNRmin 所以SFDR= ( 2 PIIP3 +F )/3-(F+SNRmin)
三阶互调的计算及IP3测试原理和方法详细教程
三阶互调的计算及IP3测试原理和方法详细教程三阶交截点（IP3）是衡量通信系统线性度的一个重要指标，他反映了系统受到强信号干扰时互调失真的大小。
当系统的IP3较高时，要精确测试IP3 会比较困难，因为测试环境中各种因素（如测试配件的隔离度、线性度和匹配性等）都容易影响高IP3的测试。
下面将简略介绍IP3的测试原理，详细分析高IP3的测试方法。
1IP3测试原理在无线通信设备中，器件（如放大器、混频器、调制/解调器等）的非线性通常会使同时侵入2个或多个强干扰信号发生相互调制，并产生新的频率成分，这种现象称为互调。
互调干扰不仅能降低有用信号的功率，引起信号失真，降低系统选择性，还能破坏邻近信道的性能。
因此，互调性能是系统常检指标，通常用IP3来表示。
IP3是工作频率信号在理想线性系统中的输出信号与三阶互调分量幅值相等时的交点，是一个固定点。
如图1所示［1］。
该点是虚交点，实际系统中无法直接测出，但可以通过相关的测量值计算出来。
下面将简单介绍IP3计算式的原理。
虽然侵入系统的强信号可能有2个或2个以上，但为了测试的方便，假设只有2个强的等幅单音信号侵入了系统。
若用一个幂级数来表示器件的非线性作用，并假设单音信号的频率分别为f1和f2，那么不难推出三阶互调分量的频率为（2f1－f2）或（2f2－f1）。
IP3（IIP3，OIP3）的计算式为［2］：其中：IIP3为输入IP3，是IP3的横坐标；OIP3为输出IP3，是IP3的纵坐标；Pin为单音信号的输入功率电平；Pout为单音信号的输出功率电平；G为被测件（Device Under Test - DUT）的小信号增益。
IMD3为三阶互调失真，他等于干扰信号的输出功率电平减去三阶互调量功率电平的值，即：。
IIP3 IMD3
1 概述Pin、Pout、IM3、IIP3、OIP3、G、P1dB等指标之间的关系如图1所示。
图1：IM3、IIP3、OIP3、G、P1dB等指标之间的关系图Pin：Input powerPout：Output powerIM3：3rd order intermodulation productIIP3：Input 3rd order intercept pointOIP3：Output 3rd order intercept pointG：GainP1dB：1dB compression pointA：The differences between output power and IM3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。
2 各指标之间的数学关系各指标之间的数学关系如下。
Pout (dBm) = Pin (dBm) + G (dB) （1）OIP3 (dBm) = IIP3 (dBm) + G (dB) （2）OIP3 (dBm) = Pout (dBm) +A/2 (dBc) （3）IIP3 (dBm) = Pin (dBm) +A/2 (dBc) （4）IM3 (dBm) = 3Pin (dBm) – 2IIP3 (dBm) + G (dB)= 3Pout (dBm) – 2IIP3 (dBm) –2G (dB)= 3Pout (dBm) – 2OIP3 (dBm) （5）3 应用当某器件的输出信号Pout比P1dB小10dB时，A的值（OIP3一般比P1dB大10～15dB）。
根据式（3）可知，A在40～50dBc之间。
当某器件的输出信号Pout比P1dB小20dB时，A的值（OIP3一般比P1dB大10～15dB）。
根据式（3）可知，A在60～70dBc之间。
如何计算射频链路的级联特性（GAIN/NF/OP1DB/OIP3）？by Yuanzhong Deng 在十一月30, 2010Cascade（Spectrum Microwave出品）是射频工程师常用的射频链路计算软件，主要用于计算级联的Gain（增益）、NF（噪声系数）、OP1dB（输出1dB压缩点）、OIP3（输出三阶截点）。
3dB带宽、截止频率、通频带等概念的定义
3dB带宽的定义、理解dB是功率增益的单位，表示一个相对值。
当计算A的功率相比于B大或小多少个dB时，可按公式10lgA／B计算。
例如：A功率比B功率大一倍，那么10lgA／B＝10lg2＝3dB，也就是说，A的功率比B的功率大3dB；如果A的功率为46dBm，B的功率为40dBm，则可以说，A 比B大6dB；如果A天线为12dBd，B天线为14dBd，可以说A比B小2dB。
dBm是一个表示功率绝对值的单位，计算公式为：10lg功率值／1mW。
例如：如果发射功率为1mW，按dBm单位进行折算后的值应为：10lg1mW／1mW＝0dBm；对于40W的功率，则10lg（40W／1mW）＝46dBm。
3dB带宽是通过功率得出的，简单的讲就是指损耗下降3dB时对应的频率间隔，是带宽的定义，你可以把13GHz带宽示波器前端看作是一带通滤波器，若该滤波器的带宽足够高，所有信号会都进来，反之，信号的高频成分会被滤掉（衰减掉），因此您可以画一个功率/幅值vs频率曲线图，当输入一13GHz 正弦波，其示波器上显示的幅值是被测对象实际幅值的70.7％左右，换算成dB值是，-3dB,换算成功率是半功率点，这就是-3dB带宽的定义。
-3dB带宽的理解-3dB带宽指幅值等于最大值的二分之根号二倍时对应的频带宽度。
幅值的平方即为功率，平方后变为倍，在对数坐标中就是-3dB的位置了，也就是半功率点了，对应的带宽就是功率在减少至其一半以前的频带宽度，表示在该带宽内集中了一半的功率。
3dB--指的是比峰值功率小3dB（就是峰值的50％）的频谱范围的带宽；6dB--同上，6dB对应的是峰值功率的25％。
截止频率用来说明电路频率特性指标的特殊频率。
当保持电路输入信号的幅度不变，改变频率使输出信号降至最大值的0.707倍，或某一特殊额定值时该频率称为截止频率。
在高频端和低频端各有一个截止频率，分别称为上截止频率和下截止频率。
两个截止频率之间的频率范围称为通频带。
iip3级联公式
iip3级联公式IIP3级联公式在电子工程中，IIP3级联公式是一种常用的计算方法，用于评估级联放大器的线性性能。
IIP3代表输入三阶截止点（Input Third-Order Intercept Point），它是指在放大器输入端时，当输入信号的功率达到一定水平时，输出信号的非线性失真程度。
IIP3级联公式可以用来估计级联放大器的线性度，即放大器对于非线性失真的抵抗能力。
通过计算IIP3值，我们可以判断级联放大器的性能，以及在实际应用中是否会出现非线性失真问题。
IIP3级联公式的计算方法如下：IIP3 = P1 + (P3 - P1)/2其中，P1表示输入功率为P1时的输出功率，P3表示输入功率为P3时的输出功率。
根据IIP3级联公式，我们可以得到以下几个结论：1. IIP3值越大，表示级联放大器的非线性失真程度越小，线性度越好。
因此，在设计放大器时，我们通常会选择具有较大IIP3值的放大器。
2. IIP3值与放大器的增益相关。
一般来说，增益越大，IIP3值越小。
这是因为增益越大，放大器的非线性失真程度也越大，所以IIP3值会降低。
3. IIP3值与输入信号的频率相关。
在不同频率下，放大器的IIP3值可能会有所不同。
因此，在实际应用中，我们需要根据输入信号的频率来选择合适的放大器。
4. IIP3值的计算需要实验测量数据。
通过测量输入功率和输出功率，我们可以得到放大器的IIP3值。
然后，根据IIP3值来评估放大器的线性度。
除了IIP3级联公式外，我们还可以使用其他方法来评估放大器的线性度。
例如，IIP2级联公式和IIP3级联公式可以一起使用，以全面评估放大器的非线性性能。
IIP3级联公式是一种常用的计算方法，用于评估放大器的线性性能。
通过计算IIP3值，我们可以判断放大器的非线性失真程度，从而选择合适的放大器。
在实际应用中，我们还可以结合其他方法，以全面评估放大器的性能。
重新整理IM3、IIP3、OIP3等的计算
P in 、P out 、IM3、IIP3、OIP3、G 、P 1dB 等指标之间的关系如图1所示。
G(dB)IM3(dBm)P 1dB (dBm)OIP3(dBm)IIP3(dBm)A(dBc)图中，蓝色线表示基波成分，绿色线表示三阶交调成分。
P out (dBm)P in (dBm)Slope=1Slope=3图1：IM3、IIP3、OIP3、G 、P 1dB 等指标之间的关系图P in ：Input powerP out ：Output powerIM3：3rd order intermodulation productIIP3：Input 3rd order intercept pointOIP3：Output 3rd order intercept pointG ：GainP 1dB ：1dB compression pointA ：The differences between output power and IM3对于射频放大器、中频放大器、混频器等器件，OIP3一般比P 1dB 大10～15dB 。
1 各指标之间的数学关系P out (dBm) = P in (dBm) + G (dB) （1）OIP3 (dBm) = IIP3 (dBm) + G (dB) （2）OIP3 (dBm) = Pout (dBm) +A/2 (dBc) （3）IIP3 (dBm) = Pin (dBm) +A/2 (dBc) （4）IM3 (dBm) =Pin (dBm)-A (dBc)+G (dB)=3Pin (dBm) – 2IIP3 (dBm) + G (dB)= 3Pout (dBm) – 2IIP3 (dBm) –2G (dB)= 3Pout (dBm) – 2OIP3 (dBm) （5）=3(P in (dBm) + G (dB))-2(Pout (dBm) +A/2 (dBc))=3(P in (dBm) + G (dB))-2(Pin (dBm) + G (dB)) +A/2 (dBc))=3(P in (dBm) + G (dB))-2(Pin (dBm) +A/2 (dBc))-2G (dB)=P in (dBm)- A (dBc)+G (dB)以NTSC 系统为例，给出了多载波模式下，因系统二阶和三阶非线性产生的各种频率成分在频谱上的个数分布情况。
oip3计算公式的推导
oip3计算公式的推导OIP3计算公式的推导引言：在电子系统中，信号的非线性失真是一个重要的问题。
其中一个常用的参数来描述非线性失真程度是第三阶截止点（OIP3）。
OIP3是指输入输出之间的非线性失真导致的输出信号功率和输入信号功率之间的差值。
本文将以推导OIP3计算公式为主题，详细介绍推导过程。
一、线性系统和非线性系统的区别在开始推导OIP3计算公式之前，我们先来了解一下线性系统和非线性系统的区别。
线性系统是指其输出与输入之间存在线性关系的系统。
当输入信号经过线性系统时，输出信号的频率成分将与输入信号一致，且不会引入新的频率分量。
非线性系统是指其输出与输入之间不存在线性关系的系统。
当输入信号经过非线性系统时，输出信号的频谱会发生变化，产生新的频率分量，从而引起非线性失真。
二、OIP3的概念OIP3（Output Third-Order Intercept Point）是用来描述非线性系统的一个重要参数。
它是指当输入信号的功率足够大时，输出信号功率与输入信号功率之间的差值。
具体来说，当输入信号的功率增加到一定程度时，非线性系统会产生额外的非线性失真，这些失真会导致输出信号功率超过线性系统的输出功率，这个功率差值即为OIP3。
三、OIP3计算公式的推导下面我们来推导OIP3计算公式。
我们假设输入信号为A1*sin(ω1*t)，其中A1为输入信号的幅度，ω1为输入信号的频率。
非线性系统会产生额外的频率分量，其中包括第三阶互调频率。
假设第三阶互调频率为ω3=2*ω1-ω2，其中ω2为另一个输入信号的频率。
我们将输入信号分解为基波分量和第三阶互调分量，即A1*sin(ω1*t)=A1*sin(ω1*t)+A3*sin(ω3*t)。
经过非线性系统后，输出信号可表示为A1*sin(ω1*t)+A3*sin(ω3*t)+A5*sin(ω5*t)+...，其中ω5、ω7、ω9...为更高阶互调频率。
我们将输出信号展开为幅度和相位的级数，即Y=A1*sin(ω1*t)+A3*sin(ω3*t)+A5*sin(ω5*t)+...=Y1+Y3+Y5+.. .。
非线性器件的IP3、IM3及其它参数
y = f (v ) = a0 + a1v + a 2 v 2 + a3v 3
设输入信号为：
（2-2）
v = V1m cos ω1t + V2 m cos ω 2 t
（2-3）
将式(2-3)代入式(2-2)， 求出非线性器件的输出。 再用三角公式将各项展开并加整理， 得：
第 2 页 共 12 页
y = f (v ) = a0 +
2 非线性器件分析
2.1 非线性器件分析方法
非线性器件有多种分析方法， 比如： 幂级数分析法、 指数函数分析法等。 在大部分的 “高 频电子线路”教科书中都有非线性器件分析方法详细介绍。 本文采用幂级数分析法分析非线性器件的特性。
2.2 非线性器件特性的幂级数分析
设某一非线性器件的输入信号为 v 、 输出信号为 y = f (v ) 。 如果 f (v ) 的各阶导数存在， 则该该函数可以展开成以下幂级数：
+ a2V1mV2m cos (ω1 + ω 2 )t + a 2V1mV2 m cos(ω1 − ω 2 )t
+ + + + + 1 1 a 3V13 a 3V23m cos 3ω 2 t m cos 3ω1 t + 4 4 3 a 3V12 mV 2 m cos (2ω1 + ω 2 )t 4 3 a 3V12 mV 2 m cos (2ω1 − ω 2 )t 4 3 a 3V1mV22m cos (ω1 + 2ω 2 )t 4 3 a 3V1mV22m cos(ω1 − 2ω 2 )t 4
2ω 1 − ω 2 的振幅只与 a 3 有关，而与 a 0 、 a 2 无关；而直流成分、二次谐波以及组
三阶互调的计算
三阶互调计算什么是三阶互调？三阶互调是指当两个信号在一个线性系统中，由于非线性因素存在使一个信号的二次谐波与另一个信号的基波产生差拍（混频）后所产生的寄生信号。
由于一个信号是二次谐波（二阶信号），另一个信号是基波信号（一阶信号），他们俩的合称为三阶信号。
又因为是这两个信号的相互调制而产生差拍信号，所以这个新产生的信号称为三阶互调失真信号。
产生这个信号的过程称为三阶互调失真。
他所表明的是确切含义是，一个线性系统所包含的非线性系数的大小。
这个指标对于大动态放大器是一个非常重要的技术指标。
测试这项指标使用的测试仪器主要是频谱分析仪。
对于不同指标要求的三阶互调失真，需使用不同性能的频谱分析仪，对三阶互调失真要求越高，对频谱分析仪的要求就越高。
给定具体频率可以推算出哪些频率点有三阶互调干扰具体的算法是:计算方法：（1）将所分配或使用的频率从低向高排序；（2）按最小信道间隔计算每个频率对应的频道数；（3）计算相邻频道数的差值；（4）求差值的和（按下举例方法求和）；（5）检查差值与和数中不得有相同的数出现。
举例说明：现有一组频率156.275MHz 156.150MHz156.200MHz 156.125MHz计算是否存在互调组合。
（1）排序156.125 156.150 156.200 156.275(156.300)（2）顺序频道数 1 2 4 7（8）（3）相邻频道差值 1 2 3（4）（4）差值之和 3 5（6）6（7）（5）检查差值与和数是否有同样的数出现有相同的数字3，表明这一组频率存在互调，只有将156.275频率向上调换成156.300或其它的频率才可避开互调组合。
上面括号中的数字是被调换后的计算结果。
三阶互调是指当两个信号在一个线性系统中，由于非线性因素存在使一个信号的二次谐波与另一个信号的基波产生差拍（混频）后所产生的寄生信号。
比如F1的二次谐波是2F1，他与F2产生了寄生信号2F1-F2。
三阶互调的计算
三阶互调计算什么是三阶互调？三阶互调是指当两个信号在一个线性系统中，由于非线性因素存在使一个信号的二次谐波与另一个信号的基波产生差拍（混频）后所产生的寄生信号。
由于一个信号是二次谐波（二阶信号），另一个信号是基波信号（一阶信号），他们俩的合称为三阶信号。
又因为是这两个信号的相互调制而产生差拍信号，所以这个新产生的信号称为三阶互调失真信号。
产生这个信号的过程称为三阶互调失真。
他所表明的是确切含义是，一个线性系统所包含的非线性系数的大小。
这个指标对于大动态放大器是一个非常重要的技术指标。
测试这项指标使用的测试仪器主要是频谱分析仪。
对于不同指标要求的三阶互调失真，需使用不同性能的频谱分析仪，对三阶互调失真要求越高，对频谱分析仪的要求就越高。
给定具体频率可以推算出哪些频率点有三阶互调干扰具体的算法是:计算方法：（1）将所分配或使用的频率从低向高排序；（2）按最小信道间隔计算每个频率对应的频道数；（3）计算相邻频道数的差值；（4）求差值的和（按下举例方法求和）；（5）检查差值与和数中不得有相同的数出现。
举例说明：现有一组频率156.275M Hz 156.150MHz156.200MHz156.125M Hz计算是否存在互调组合。
（1）排序156.125 156.150156.200 156.275(156.300)（2）顺序频道数 1 247（8）（3）相邻频道差值 1 2 3（4）（4）差值之和35（6）6（7）（5）检查差值与和数是否有同样的数出现有相同的数字3，表明这一组频率存在互调，只有将156.275频率向上调换成156.300或其它的频率才可避开互调组合。
IP3的公式推导
(1-4)
设器件（或系统）的传递函数为 f（） 则有:
S OUT f (S1 S 2 ) C0 C 1(S1 S 2 ) C2 (S1 S 2 ) 2 C3 (S1 S 2 ) 3 .....
(1-5) 其中 C0，C1，C2，C3，C4
。 。 。 。 。均为器件本身决定的常数。 由于器件（或系
ω
在测试单个器件（或系统）的 IP3 时，均是在信号输入端馈入两 个频差为ω2-ω1 的双音信号， 然后根据上图所示： 分别测出 P2（或 P1 ） （注： 图中给出的是幅值， 其量纲为电压， 频谱仪实测值 P1 ，P2 ，M 1 ，
2 M 2 的量纲为功率，其归一化关系分别为 P1 B2 ）; IMD3 P1 M 1 （或 P2 M 2 ）
M 12 M 22 K 2 (GV 2 V ) 3
(2-1) 综上所述，器件二的输出信号构成如下： 等幅双音信号：
GV 2 V1 , GV 2 V2
等幅三阶分量：
K1 V 3 K 2 (GV 2 V ) 3
现定义 K T 来描述该两器件系统的线性度，则有：
3 3 K1 V 3 GV 2 K 2 （GV 2 V） KT （GV 2 V）
代入公式一即可得出其 IP3 。 现考察 B1 （或 B2 ）与 A1 ， A2 的关系。 设
S1 A1 COS (1t 1 )
(1-2)
现考察的是频率关系，不妨设φ1=0 故有
S1 A1 COS (1t )
(1-3)
同理可设：
S 2 A2 COS ( 2 t )
(2-6) 也可化简为：
1 1 1 IP31 GP 2 IP32 IP3T
重新整理IM3、IIP3、OIP3等的计算资料
P in 、P out 、IM3、IIP3、OIP3、G 、P 1dB 等指标之间的关系如图1所示。
G(dB)IM3(dBm)P 1dB (dBm)OIP3(dBm)IIP3(dBm)A(dBc)图中，蓝色线表示基波成分，绿色线表示三阶交调成分。
P out (dBm)P in (dBm)Slope=1Slope=3图1：IM3、IIP3、OIP3、G 、P 1dB 等指标之间的关系图P in ：Input powerP out ：Output powerIM3：3rd order intermodulation productIIP3：Input 3rd order intercept pointOIP3：Output 3rd order intercept pointG ：GainP 1dB ：1dB compression pointA ：The differences between output power and IM3对于射频放大器、中频放大器、混频器等器件，OIP3一般比P 1dB 大10～15dB 。
1 各指标之间的数学关系P out (dBm) = P in (dBm) + G (dB) （1）OIP3 (dBm) = IIP3 (dBm) + G (dB) （2）OIP3 (dBm) = Pout (dBm) +A/2 (dBc) （3）IIP3 (dBm) = Pin (dBm) +A/2 (dBc) （4）IM3 (dBm) =Pin (dBm)-A (dBc)+G (dB)=3Pin (dBm) – 2IIP3 (dBm) + G (dB)= 3Pout (dBm) – 2IIP3 (dBm) –2G (dB)= 3Pout (dBm) – 2OIP3 (dBm) （5）=3(P in (dBm) + G (dB))-2(Pout (dBm) +A/2 (dBc))=3(P in (dBm) + G (dB))-2(Pin (dBm) + G (dB)) +A/2 (dBc))=3(P in (dBm) + G (dB))-2(Pin (dBm) +A/2 (dBc))-2G (dB)=P in (dBm)- A (dBc)+G (dB)以NTSC 系统为例，给出了多载波模式下，因系统二阶和三阶非线性产生的各种频率成分在频谱上的个数分布情况。
功放技术参数概述
功率放大器技术指标概述放大器参数说明工作频率范围（F）：指放大器满足各级指标的工作频率范围。
放大器实际的工作频率范围可能会大于定义的工作频率范围。
功率增益（G）：指放大器输出功率和输入功率的比值，单位常用“dB”。
增益平坦度(ΔG)：指在一定温度下，在整个工作频率范围内，放大器增益变化的范围。
增益平坦度由下式表示（见图1）:图1ΔG=±（Gmax-Gmin）/2dBΔG：增益平坦度G max：增益——频率扫频曲线的幅度最大值G min：增益——频率扫频曲线的幅度最小值噪声系数(NF)：噪声系数是指输入端信噪比与放大器输出端信噪比的比值，单位常用“dB”。
噪声系数由下式表示：NF=10lg(输入端信噪比/输出端信噪比）在放大器的噪声系数比较低（例如NF<1）的情况下，通常放大器的噪声系数用噪声温度（T）来表示。
噪声系数与噪声温度的关系为：T=（NF-1）T0 或NF=T/T0+1T0-绝对温度（290K）噪声系数与噪声温度的换算表(见图2)1分贝压缩点输出功率（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。
这种放大器称之为三阶截点（IP3）：测量放大器的非线性特性，最简单的方法是测量1dB压缩点功率电平P1dB。
另一个颇为流行的方法是利用两个相距5到10MHz的邻近信号，当频率为f1和f2的这两个信号加到一个放大器时，该放大器的输出不仅包含了这两个信号，而且也包含了频率为mf1+nf2的互调分量（IM），这里，称m+n为互调分量的阶数。
在中等饱和电平时，通常起支配作用的是最接近基音频率的三阶分量（见图4）。
因为三阶项直到畸变十分严重的点都起着支配作用，所以常用三阶截点（IP3）来表征互调畸变（见图3）。
三阶截点是描述放大器线性程度的一个重要指标。
三阶截点功率的典型值比P1dB高10-12dB。
IP3可以通过测量IM3得到，计算公式为：IP3=P SCL+IM3/2；P SCL——单载波功率；如三阶互调点已知，则基波与三阶互调抑制比与三阶互调点的杂散电平可由下式估计：基波与三阶互调抑制比=2[IP3-（P IN+G）]三阶互调杂散电平=3（P IN+G）-2IP3输入/输出驻波比（VSWR）：微波放大器通常设计或用于50Ω阻抗的微波系统中,输入/输出驻波表示放大器输入端阻抗和输出端阻抗与系统要求阻抗(50Ω)的匹配程度。
三阶互调的计算及IP3测试原理和方法解析
三阶互调的计算及IP3测试原理和方法解析三阶交截点（IP3）是衡量通信系统线性度的一个重要指标，他反映了系统受到强信号干扰时互调失真的大小。
当系统的IP3较高时，要精确测试IP3会比较困难，因为测试环境中各种因素（如测试配件的隔离度、线性度和匹配性等）都容易影响高IP3的测试。
下面将简略介绍IP3的测试原理，详细分析高IP3的测试方法。
1IP3测试原理在无线通信设备中，器件（如放大器、混频器、调制/解调器等）的非线性通常会使同时侵入2个或多个强干扰信号发生相互调制，并产生新的频率成分，这种现象称为互调。
互调干扰不仅能降低有用信号的功率，引起信号失真，降低系统选择性，还能破坏邻近信道的性能。
因此，互调性能是系统常检指标，通常用IP3来表示。
IP3是工作频率信号在理想线性系统中的输出信号与三阶互调分量幅值相等时的交点，是一个固定点。
如图1所示［1］。
该点是虚交点，实际系统中无法直接测出，但可以通过相关的测量值计算出来。
下面将简单介绍IP3计算式的原理。
虽然侵入系统的强信号可能有2个或2个以上，但为了测试的方便，假设只有2个强的等幅单音信号侵入了系统。
若用一个幂级数来表示器件的非线性作用，并假设单音信号的频率分别为f1和f2，那么不难推出三阶互调分量的频率为（2f1－f2）或（2f2－f1）。
IP3（IIP3，OIP3）的计算式为［2］：其中：IIP3为输入IP3，是IP3的横坐标；OIP3为输出IP3，是IP3的纵坐标；Pin为单音信号的输入功率电平；Pout为单音信号的输出功率电平；G为被测件（Device Under Test - DUT）的小信号增益。
IMD3为三阶互调失真，他等于干扰信号的输出功率电平减去三阶互调量功率电平的值，即：。
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P in 、P out 、IM3、IIP3、OIP3、G 、P 1dB 等指标之间的关系如图1所示。
G(dB)IM3(dBm)P 1dB (dBm)OIP3(dBm)IIP3(dBm)A(dBc)图中，蓝色线表示基波成分，绿色线表示三阶交调成分。
P out (dBm)P in (dBm)Slope=1Slope=3图1：IM3、IIP3、OIP3、G 、P 1dB 等指标之间的关系图P in ：Input powerP out ：Output powerIM3：3rd order intermodulation productIIP3：Input 3rd order intercept pointOIP3：Output 3rd order intercept pointG ：GainP 1dB ：1dB compression pointA ：The differences between output power and IM3对于射频放大器、中频放大器、混频器等器件，OIP3一般比P 1dB 大10～15dB 。
1 各指标之间的数学关系P out (dBm) = P in (dBm) + G (dB) （1）OIP3 (dBm) = IIP3 (dBm) + G (dB) （2）OIP3 (dBm) = Pout (dBm) +A/2 (dBc) （3）IIP3 (dBm) = Pin (dBm) +A/2 (dBc) （4）IM3 (dBm) =Pin (dBm)-A (dBc)+G (dB)=3Pin (dBm) – 2IIP3 (dBm) + G (dB)= 3Pout (dBm) – 2IIP3 (dBm) –2G (dB)= 3Pout (dBm) – 2OIP3 (dBm) （5）=3(P in (dBm) + G (dB))-2(Pout (dBm) +A/2 (dBc))=3(P in (dBm) + G (dB))-2(Pin (dBm) + G (dB)) +A/2 (dBc))=3(P in (dBm) + G (dB))-2(Pin (dBm) +A/2 (dBc))-2G (dB)=P in (dBm)- A (dBc)+G (dB)以NTSC 系统为例，给出了多载波模式下，因系统二阶和三阶非线性产生的各种频率成分在频谱上的个数分布情况。
在55.25MHz~901.25MHz 范围内，输入142 个载波，输出频率成分中，A+B-C ，A-B+C ，A-B-C 三类落在带宽内的个数最多，总合达到了7165 个，并且在宽带中心频率处达到峰值。
根据数理统计[6]，这个峰值为83N 2，其中N 为带宽内的输入载波个数。
对于射频系统而言，一般以双音(Two-tone)测试得到的输入参考三阶交调点(Input referred third order intercept point, IIP3)作为衡量三阶线性度的参数。
IIP3的定义中考量表2-3 中的第5 项作为三阶交调分量(IM3)，其表达式如下： IIP3=i O P IM P +-23 IM3 = 2(P i -IIP3)+P o =2P i -2IIP3+PoIM3 (dBm) =Pin (dBm)-A (dBc)+G (dB)IIP3 (dBm) = Pin (dBm) +A/2 (dBc)OIP3 (dBm) = IIP3 (dBm) + G (dB)Pin (dBm) = IIP3 (dBm) -A/2 (dBc)IIP3 (dBm) - Pin (dBm) = A/2 (dBc)A/2 (dBc)= IIP3 (dBm) - Pin (dBm) A (dBc)=2(dBm)Pin - (dBm) IIP3其中Pi 和Po 分别表示输入和输出信号功率。
而随着信号带宽的增大，频道个数 大幅度提高，传统的三阶交调量已经无法衡量系统三阶非线性产生的干扰功率， 取而代之的是复合三阶差拍失真(Composite triple beat, CTB)。
三阶差拍失真表示的是所有三阶非线性失真的功率总和，即表2-3 中第6 项的功率总和，幅度是第5 项的2 倍，即功率高6dB 。
因此，可以得到在频带中心处，复合差拍失真的功率表达式：CTB(dBm) = IM3 + 6dB +10×log10 (Number of CTBs)= 2 (P C -IIP3)+ P O +6dB + 10×log 10(83N 2) = 2 (P C +10×log 10 N −IIP3) +P O +1.74Db= 2 (Pi −IIP3 )+P O +1.74dB其中，Pc 为每个载波功率，Po 为输出载波功率，N 为频带内的载波个数，Pi 为单个频带输入总功率。
对于DVB-T 系统，电视信号带宽达到50MHz~860MHz ，如果选择8MHz 频带宽度模式，那么包含总的频带个数约为100 个。
这100 个频带都会由于系统三阶非线性的作用产生相互交调，使得系统输出复合差拍失真功率大幅度提高。
将频带个数考虑在内，重新计算，得到 :IM3 (dBm) =Pin (dBm)-A (dBc)+G (dB)IIP3 (dBm) = Pin (dBm) +A/2 (dBc)CTB(dBm) = IM3 + 6dB +10×log (Number of CTBs)IM3 = CTB(dBm)- 6dB -10×log (Number of CTBs)=2(P C -IIP3)+P O +6dB + 10×log 10(83(100N)2) =2(P i -IIP3)+P O + 41.74dB根据本章第一节对DVB-T 标准中信噪比要求的描述，如果采用16QAM 调制方式，3/4 码率模式，信噪比的要求是12.5dB 。
考虑到其他可能存在的信噪比恶化因素，留3dB 裕量，则o out,req P −CTB ≥ SNR + 3dB (2-11)将式代入，得到( ) i −2 P −IIP3 − 41.74dB ≥ 12.5dB + 3dBi IIP3 ≥ P + 28.62dB (2-12)可见，IIP3 的要求与接收到的信号功率强弱成线性关系。
当Pi=-80dBm 时，只要求IIP3≥-51.38dBm ， 很容易设计实现； 而当Pi=-20dBm 时， 要求IIP3≥8.62dBm ，此时，对系统IIP3 的要求达到最大值。
2.4.2 二阶非线性与三阶非线性的分析类似，在二阶非线性分析中，重点考量复合二阶(Composite second order, SCO)失真，根据数理统计[6]，如果输入信号带宽为fL~fH ，N 个载波，则在fL 处(即ω2-ω1=fL)产生的二阶交调量个数最多，近似为N 。
复合二阶失真功率表达式如下( ) ( ) 10 CSO dBm = IM2 +10×log Number of CSO beats第二章电视调谐器系统性能分析15= Pc −IIP2 +Po +10×log10Ni o = P −IIP2 +P (2-13)其中，Pc 为输入每个载波功率，Po 为输出每个载波功率，Pi 为单个频带输入总功率。
考虑到实际可能会有100 个频带同时存在，需要调谐器能够正确处理，那么，复合二阶失真功率表达式应为( ) ( ) 10 CSO dBm = IM2 +10×log Number of CSO beats( ) c o 10 = P −IIP2 +P +10×log 100Ni o = P −IIP2 +P + 20dB (2-14)结合信噪比要求，那么o out,req P −CSO ≥SNR + 3dB (2-15)将式代入，得到i IIP2 ≥P + 35.5dB (2-16)同样，IIP2 的要求与接收到的信号功率强弱成线性关系。
当Pi=-80dBm 时，只要求IIP2≥-45.5dBm，很容易设计实现；而当Pi=-20dBm 时，要求IIP2≥15.5dBm，此时，对系统IIP2 的要求达到最大值。
联系到本章第二节的增益分析，当接收到的信号功率较强时，系统的增益较小；当信号功率较弱时，系统增益较大。
因此，在系统设计时，应着重考虑提高系统在小增益模式工作时线性度，使其能够达到更高的信噪比，从而能够成功处理更大功率的信号；而在大增益模式下，着重降低系统的噪声系数，使系统能够实现更好的灵敏度。
两者结合，就能够实现更大的动态范围。
2schematic doucment3应用-当某器件的输出信号Pout比P1dB小10dB时，A的值（OIP3一般比P1dB大10～15dB）。
根据式（3）可知，A在40～50dBc之间。
当某器件的输出信号Pout比P1dB小20dB时，A的值（OIP3一般比P1dB大10～15dB）。
根据式（3）可知，A在60～70dBc之间。
系统非线性失真的产生及分析：有线电视系统是由众多设备和部件组成的，一般来说,有源设备中由于包含非线性器件或电路,必定会不同程度地呈现出非线性特性。
如电缆放大器、光收发机等，这些有源器件都会产生非线性失真，这些非线性失真的结果会在系统上产生很多新的频率分量，称之为产物。
如果这些产物落在播出频道带内，就会对这些频道的图象产生干扰，如图象拉丝、网纹干扰、“雨刷”干扰、“串象”等，根据对图象的干扰表现方式，非线性失真可分为交扰调制干扰（又称交调失真）和相互调制干扰（又称互调失真）两类。
所谓交扰调制干扰是当CATV系统同时传送两个载频不同的调幅波时，通过系统的有源器件会使这两个射频信号相互作用而使电视机通带内的有用信号受到通带外的干扰信号的调制而形成的干扰。
其特点是：1、当收到有用信号时，才出现干扰，有用信号消失则干扰信号也消失。
2、干扰信号远大于有用信号时，会造成“阻塞”（此时电视机看不到任何图象）。
3、干扰频率与信号频率的间隔可以是任意的。
4、只有调幅信号才会产生交调干扰。
5、当两个以上的输入信号之一的幅度大到足以使放大器工作到饱和状态时就可能产生交调干扰。
所以，交调干扰的大小，反映了放大器处理信号的线性能力（即放大器的动态范围）。
所谓相互干扰或相互调制，是由两个以上的频率成分差拍（加或减）后产生新的频率分量，这些新的频率分量和任一输入信号的频率都不同，但当它落在某一输入信号的频带中间就会形成相互干扰。
相互干扰在图象上表现为一种网纹干扰。
互调干扰和交调干扰一般是同时发生的。
任何一个有非线性失真的设备（如放大器），在正常的使用情况下，它的输出电压和输入电压的关系可用下式近似表示：U0=K1Ui+K2Ui2+K3Ui3 其中K2Ui2称为二阶项，K3Ui3称为三次项。