IM3、IIP3、OIP3等的计算

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。

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)

有关IP 3 的两个公式推导内容简介：在射频系统中，IP 是一个衡量线性度的非常重要的指标，一般教材均给出单个器件或系统的3IP ,但给出的物理意义较为抽象，作者在此试图通过简单的理论推导，给出其较为直观的物理意义。

并在此基础上，推导出系统3IP 与单3IP 之间。

一． IP 3的物理意义一般参考资料均给出了3IP 的数： 2)()(33IMD dBm P dBm IP OUT +=（1-1）OUT P 为单音信号的功率，3IMD 为OUT P 与IMD P 之差值，图一给出了详细描述。

图一：等幅双音信号及其三阶分量关系图在测试单个器件（或系统）的3IP 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2P （或1P ）（注：图中给出的是幅值，其量纲为电压，频谱仪实测值1P ，2P ，1M ，2M 的量纲为功率，其归一化关系分别为211A P =；222A P =；211B M =；222B M =）;113M P IMD -=（或22M P -）代入公式一即可得出其3IP 。

现考察1B （或2B ）与1A ，2A 的关系。

设)(1111φω+⨯=t COS A S (1-2)现考察的是频率关系，不妨设φ1=0 故有)(111t COS A S ω⨯= (1-3)同理可设：)(222t COS A S ω⨯= (1-4)设器件（或系统）的传递函数为f （） 则有:.....)()()()(32132212211021++⨯++⨯++⨯+=+=S S C S S C S S C C S S f S O U T (1-5) 其中 C 0，C 1，C 2，C 3，C 4 。

均为器件本身决定的常数。

由于器件（或系统）的非线性，可认为C 0，C 1，C 2，C 3，C 4不等于0，从上式可以看出仅有系数为C 3的那一项对1B （或2B ）有贡献，具体分析如下：322212213132133)(S S S S S S S S +⨯⨯+⨯⨯+=+ (1-6) 其中:2213S S ⨯⨯对应1B ;2213S S ⨯⨯对应2B令)()(2212212212t COS t COS A A S S D ωω⨯⨯⨯=⨯=)(1221t COS A A ω⨯⨯=2)2(12t COS ω-⨯)2()(21)(21212211221t COS t COS A A t COS A A ωωω⨯⨯⨯⨯-⨯⨯⨯=)2(41)2(41)(2112221122211221t t COS A A t t COS A A t COS A A ωωωωω-⨯⨯⨯-+⨯⨯⨯-⨯⨯⨯=(1-7) 综合以上公式推导可得：2213243A A C B ⨯⨯⨯=(1-8) 同理可得：2213143A A CB ⨯⨯⨯=(1-9) 令：343C K ⨯=(1-10) 则：323121A K A K B B ⨯=⨯==(1-11)式（1）给出的是3IP 的对数表达式，将其还原为真数表达式可得：2221113)(M P P M P P IP ⨯=⨯=真=KB A A B A P 12222222=⨯=⨯(1-12)还原为对数表达式可得：）（对K IP log10)(3⨯-=(1-13)至此可得如下结论：(1)任一器件的3IP 是由其本身的非线性所决定的一个常数。

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：。