什么是非线性?非线性是指输入和输出不在呈现线性关系。射频器件都有非线性,输入的信号增加到一定程度,输出不再随着输入增加,但是输入的信号也不会就此消失,呈现在输出端就是产生了新的频率分量。
一个双音信号输入
按照泰勒级数展开:
从公式可以看出,即使双音信号是理想的,也会有互调信号产生。输入信号每增加1dB,互调产物增加3dB。如果双音输入信号进入非线性区,由于器件的特性,互调产物会恶化的更多。
对于通信传输来说,保证信号不产生失真(互调)是设计的重中之重,通常用OIP3/IIP3来衡量一个器件或者系统的线性指标。
Pout (dBm) = Pin (dBm) + G (dB) (1)
OIP3 (dBm) = IIP3 (dBm) + G (dB) (2)
OIP3 (dBm) = Pout (dBm) +IMD3/2 (dBc) (3)
IIP3 (dBm) = Pin (dBm) +IMD3/2 (dBc) (4)
IM3 (dBm) = 3Pin (dBm) – 2IIP3 (dBm) + G (dB)
= 3Pout (dBm) – 2IIP3 (dBm) –2G (dB)
= 3Pout (dBm) – 2OIP3 (dBm)
IM3就是我们通常说的互调产物,IMD3为互调抑制。对于一个宽带信号来说,通常用ACPR或者EVM来计量一个放大器或者系统的线性。对于放大器来说就是双音信号的互调产物。
从上述公式可以看出,想要互调好,一是选择更高OIP3的器件,二是回退。
以一个放大器总输出功率为30dBm,OIP3为45dBm的功率放大器(PA)为例。这样一个PA的相对IMD3可利用上述公式推导得出。但是,IM3双音测试中每个单音的输出功率比PA的总输出功率低3dB,即每个单音27dBm。所以利用这些值来计算该PA的IMD3=2*(45-27)=36dBc
仿真图和结果如下图所示
那么互调和邻道功率是什么关系?
调制是基带调制在载波上,所以对于一个单载波调制方式来说,经过射频调制已经算调制过一次,比如单载波调制峰均比是3dB,加上射频,总的峰均比即为6dB。
所以说对于单载波调制方式来说就是互调抑制加上3dB
也就说如果是QAM调制方式,此时的邻道抑制为33dB,ACLR≈SNR,可以换算得知此事的EVM为2.2%
对于多载波调制,例如4载波调制在同样的情况下,通过仿真可以得知此事的邻道抑制为23dB
根据ADI的多载波补偿计算来说
ACLR=IMD3-Cn
4载波的邻道抑制为36-12=24dBc
与仿真结果基本吻合,多载波调制(OFDM)与单载波调制邻道功率抑制与EVM换算关系不同,因为多载波需要考虑载波之间的正交性,所以同样的邻道指标情况下,对应的EVM,OFDM的更差一些。
最后的话
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