Resumen: IP3 es un parámetro bien conocido que los medidores de linealidad en la frecuencia de radio (RF) funciones y componentes. Este tutorial utilizará matemáticas básicas y gráficos para explicar cómo IP3 se genera y cómo sus valores están relacionados con cantidades esenciales, tales como las potencias de entrada y salida de un dispositivo. Explicará por qué IP3 altas (por lo tanto, alta linealidad) es tan importante en la evaluación de alto rendimiento. Finalmente, se discuten algunos circuitos integrados analógicos de alto rendimiento en el que la linealidad, IP3 de altura, es una medida fundamental de su buen funcionamiento.Una versión similar de este artículo apareció en EDN , 29 de junio de 2012.
Introducción
En este artículo se explica el origen y propósito del punto de intersección (PI) las especificaciones. Estas especificaciones se denominan simplemente IPN, que indica "puntos de intercepción de orden n", donde n es un número entero a partir de 2. El IPN son indicadores de buena linealidad en un dispositivo electrónico tal como un amplificador de bajo ruido ( LNA ), mezclador de frecuencia de radio (RF), o amplificador de potencia (PA).
Desde IPN consiste en "virtuales" parámetros (es decir, los valores están definidos a partir de otras especificaciones), sus valores y extrapolaciones a menudo son vagas. Ciertamente, muchos libros electrónicos o tutoriales dar una descripción de cómo las características IPN están vinculados con potencias de entrada / salida, la ganancia de potencia, y los puntos de compresión. Sin embargo, esas obras de referencia ofrecen ninguno mínima, o explicaciones incompletas sobre especificaciones IPN y su origen.
Hoy funciones integradas, como un LNA, mezcladores, y un VCO puede ser construido con la más alta linealidad (por lo tanto, IP3 superiores), con técnicas de diseño avanzadas y probadas con los procesos de RF como el silicio-germanio (SiGe ) tecnologías. El objetivo del diseño es alcanzar el más alto IP3 sin sacrificar el consumo de corriente (circuito de polarización), la ganancia y el tamaño. Prácticamente hablando, describiendo órdenes IPN hasta 5, y 7, finalmente, puede ser significativo. Hoy en día, sin embargo, el "orden de 3" (IP3) domina la hora de describir el funcionamiento normal de los dispositivos sensibles.
En este tutorial se usan las matemáticas básicas y gráficos para explicar cómo IPN, IP3 y sobre todo, cómo se genera y sus valores están vinculadas a las cantidades esenciales, como las potencias de entrada y de salida de un dispositivo.Explicará por qué IP3 altas (por lo tanto, alta linealidad) es tan importante en la evaluación de alto rendimiento.Finalmente, se discuten algunas de alto rendimiento analógicos integrados en los que la linealidad, IP3 de altura, es una medida fundamental de su buen funcionamiento.
¿Por qué es tan importante la linealidad?
Un objetivo principal para muchos dispositivos electrónicos ha sido siempre para replicar simples y fáciles de reproducir, funciones matemáticas ideales. Un ejemplo simple es la resistencia que está diseñado para reproducir una relación lineal entre la tensión y la corriente (VI). La resistencia es simplemente la pendiente de la respuesta VI.
Todos sabemos que la relación ideal de V = R x I no se puede realizar el 100% del tiempo. Uno puede acercarse, pero las imperfecciones inherentes y limitaciones de los dispositivos de causar desviaciones en la curva ideal. Esto es particularmente cierto cuando las señales (I, V) son condiciones grandes y / o de otro tipo, como la temperatura , la humedad y la presión varían. Para compensar estas desviaciones inherentes, queremos que el resistor, R, para ser tan lineal como sea posible y así permanecen en amplios intervalos de señales y condiciones. En realidad, sin embargo, las resistencias tienen curvas más complejas en las características (VI) (línea roja punteada en la Figura 1 ).
Figura 1. Línea roja punteada muestra el real (imperfecto) de resistencia. La linealidad se corrompe cuando las curvas I y V es grande.
Otros componentes del IC que requieren bien controlada linealidad incluyen amplificadores, convertidores de datos, VCOs, mezcladores, y amplificadores de potencia. Con estos circuitos integrados, las desviaciones del ideal de relación VI conducir a la inestabilidad, la falta de cumplir con las especificaciones, e interferencias. Incluso puede causar un mal funcionamiento o destruir el dispositivo y / o sistema.
Medición de linealidad
Dependiendo de la clase de señales y sus rangos dinámicos, diferentes parámetros y métodos se definen para visualizar, evaluar, medir y comparar la característica lineal de un dispositivo real.
Linealidad de resistencia se mide típicamente en% de un valor nominal de R. Esto es generalmente suficiente para apreciar el error que se introduce en la corriente y el voltaje en el dispositivo.
Las funciones de RF en un LNA, mezcladores, filtros, PA, y otros componentes pueden generar dinámicas de señal muy grandes e introducir armónicos, interferencias, y la saturación como efectos críticos de no linealidades. Varios parámetros se han definido para caracterizar esta relación no ideal entre la entrada y salida:
Dado que todos los términos anteriores indican lo bien (o mal) la linealidad de un dispositivo es, las relaciones se dan entre ellos. Aunque este examen reconoce la clase anterior de los parámetros, que se centra exclusivamente en los puntos de intersección, o cómo IPN (n) puede ser 2, 3, 4, etc Quedará claro que IPN (especialmente IP3) revela la no linealidad más acerca de cómo afecta negativamente a señales útiles. Esto causa interferencias a ser inyectado directamente en la señal deseada ancho de banda . Por esta razón, se puede enfocar aquí sólo en el rendimiento IP3, independientemente de los otros parámetros. Por lo tanto, en pocas palabras, cuanto mayor sea el IPN, la más lineal es el dispositivo.
No linealidad producen armónicos y intermodulaciones (IMN)
Comenzamos considerando una función electrónica general. Señales de x e y son las potencias de entrada y salida, respectivamente, y A es la transferencia de la función entre ellos (es decir, la "ganancia" si el dispositivo es un amplificador). Haciendo referencia a la discusión de la resistencia en la Figura 1, en todos los dispositivos del mundo real de la curva no es una línea recta que indica que agradable "y es proporcional a x." En cambio, la curva no es perfecto y se distorsiona cuando las señales son grandes.
Cuando X e Y son pequeñas, la curva está cerca de una línea recta, pero no recta 100%. Independientemente de que el diseñador se da cuenta, hay no linealidades. Cuando X e Y son grandes, sin embargo, las no linealidades son muy visibles. En general, el dispositivo se satura, la salida no puede responder correctamente a cualquier incremento en la señal de entrada. Este fenómeno se ilustra mejor por el punto de compresión de 1 dB-que muestra el límite superior de las señales aplicables (es decir, el rango dinámico) ( Figura 2 ).
Figura 2. La figura muestra el comportamiento frente a la no linealidad linealidad ideal.
En términos generales, se puede escribir:
y = A 0 + A 1 . x 1 + A 2 . x 2 + A 3 . x 3 + ... A + i . x i + ... A n . x n
(Ec. 1)
(Desarrollo en serie de Taylor de una función de transferencia A.)
Para una función lineal pura, queremos un i = 0 para todo i> 1. Por lo tanto:
y (lineal) = A 0 + A 1 . x
(Ec. 2)
Desafortunadamente, (usted como usted ya sabe) esto nunca es del todo así, los términos en x 2 , x 3 , x 4 , etc están presentes también. Sus magnitudes dependen de la fuerza de A 2 , A 3 , A 4 , etc, y que son responsables de la desviación de la función de transferencia A lejos de lo deseado, ley perfecta, proporcional.
Supongamos ahora que estamos en el mundo sinusoidal donde x (t) es una señal de onda sinusoidal. Aquí x (t) contiene una sola frecuencia, ω. Por lo tanto, mediante su expresión en una forma de onda sinusoidal muy general:
X (t) = A cos (ω.t + Φ)
(Ec. 3)
Mediante la expresión de x (t) en su forma de Euler, tenemos X (t) = A / 2 [e + j (ωt + Φ) + e -j (ωt + Φ) ], que es una suma de dos números complejos. Nos centraremos sólo en el primer término de la suma de los debates. (Esto simplifica las manipulaciones ecuación, ya que sólo los efectos exponenciales será utilizado en nuestras manifestaciones.)
Supongamos que el primer término de la forma de Euler en x (t) es:
x = K e j (ωt + Φ)
(Ec. 4)
Si el dispositivo A es realmente lineal, entonces su respuesta y es una imagen proporcional de x:
y = A 0 + A 1 . x
(Ec. 5)
y = A 0 + A 1 . K e j (ωt + Φ)
(Ec. 6)
Usted ve que y contiene la misma frecuencia ω y único. Podemos sacar una conclusión importante de esto: una función lineal perfecta o dispositivo nunca va a generar cualquier otra frecuencia por sí mismo .
Hay dos observaciones importantes que hacer ahora.
-
x contiene dos frecuencias: ω un ω y b .
Es fácil demostrar que si el dispositivo es lineal, no importa, y se reproducen exactamente las mismas dos frecuencias originales, ω a ω y b :
y = A 0 + A 1 . (K un e j (ω un t + Φ a ) + K b e j (ω b t + Φ b ) )
(Ec. 7)
No hay otras frecuencias generadas!
-
x contiene múltiples frecuencias ω: una , ω b , ω c , ω d , ω n
Una vez más, si el dispositivo es lineal, la salida se mantiene una buena imagen sin distorsión de x. Las mismas frecuencias originales (nada más y nada menos) se encuentran en y.
¿Qué sucede cuando el dispositivo no es lineal?
Comenzamos nuestro análisis con el x que contienen una sola frecuencia, ω:
y = A 0 + A 1 . x 1 + A 2 . x 2 + A 3 . x 3 + ... A + i . x i + ... A n . x n
(Ec. 8)
Por lo tanto:
x = K e j (ωt + Φ)
(Ec. 9)
(Recuérdese la operación aritmética: (e m ) n = e m.n .)
Donde:
y = A 0 +
A 1. K e j (ωt + Φ) +
(Contiene ω)
A 2. (K e j (ωt + Φ) ) 2 +
(Contiene 2ω)
A 3. (K e j (ωt + Φ) ) 3 +
(Contiene 3ω)
A i. (K e j (ωt + Φ) ) i +
(Contiene i.ω)
Así, el dispositivo ha generado múltiples frecuencias que no estaban presentes en la señal de entrada, x.
La fundamental es el plazo y con ω; todos los demás, 2ω, 3ω, ... i. ω, ... n.ω (de hecho, el múltiplo de número entero de ω) se llaman sus armónicos. Estos armónicos son responsables de la distorsión de la señal y el ruido.
En esta etapa, la situación no es tan dramática, los armónicos son (a menudo) fácil de filtrar, ya que sus frecuencias son relativamente lejos de las bandas de señales útiles "pegados" alrededor de la fundamental ( Figura 3 ).
Figura 3. Esta figura muestra la tarea de un filtro de paso bajo en situaciones sencillas y complejas.
El molesto problema real viene cuando se combina un dispositivo no lineal y la señal de entrada que contiene varias frecuencias. Esto es especialmente problemático cuando se tiene un perturbadoras cercanas a la frecuencia útil. Vamos a ver qué pasa con dos frecuencias:
x = x a x + b
(Ec. 10)
Donde x una frecuencia ω tiene una x y b tiene una frecuencia ω b . Aquí x es también llamada una señal de dos tonos.
Mediante la inyección de esta x, en forma general, se obtiene:
y = A 0 + A 1 . x 1 + A 2 . x 2 + A 3 . x 3 + ... A + i . x i + ... A n . x n
(Ec. 11)
Podemos desarrollar cada uno de los términos anteriores:
-
Orden-0 Producto o continua de pieza: A 0
-
De primer orden los productos o piezas lineales: A 1 x.
A 1 × x = A 1 . (x a x + b )
(Ec. 12)
La ecuación 12 contiene las dos frecuencias originales, ω a ω y b , como se esperaba.
A 2 . x 2 = A 2 . (x a x + b ) 2 = A 2 . (x un 2 x + b 2 + 2. x a x b )
(Ec. 13)
El término x a 2 contiene frecuencia 2.ω una , y el término x b 2 contiene 2.ω frecuencia b . El 2 anteriormente son los armónicos. Tenga en cuenta que ahora extraños efectos también están apareciendo: las combinaciones aritméticas de los originales. Se les llama intermodulación productos (IM).
Finalmente, el término 2. x un x b contiene frecuencias ω a ω + b y | ω una - ω b |. Si las frecuencias originales están en una banda similar, los cuatro términos anteriores se encuentra relativamente lejos y, por lo tanto, fácil de eliminar (incluso con filtros de bajo costo). Las mezclas entre las frecuencias originales, ω un ω + b , ω un - ω b , y ω b - ω una segunda también se llaman productos de intermodulación de orden (IM2).
Mediante el desarrollo de (x una x + b ) 3 , encontrará x un 3 , x b 3 , 3 veces a 2 x b , y 3 veces a x b 2 . Los que generará otros productos de intermodulación con frecuencias como 3ω una , 3ω b , 2ω un ω + b , 2ω un - ω b , ω una 2ω + b , y 2ω un- ω b . Las mezclas entre las frecuencias originales, 2ω un ω + b , 2ω un - ω b , y 2ω b - ω una , también son llamados de tercer orden (IM3 productos de intermodulación).
Si bien los términos 3ω una , 3ω b , 2ω un ω + b , y ω un 2ω + b son fáciles de eliminar, esto ya no es cierto con algunas IM3 términos como 2ω un - ω b y 2ω b - ω una que están en el mismo rango de frecuencia ω un ω y b . Si uno de estos últimos términos transporta la información (modulada), entonces usted debe estar seguro de que los otros términos no interferirá con los términos de intermodulación. Como hemos dicho anteriormente, se clasifican en las mismas bandas que las bandas de señales útiles y por lo tanto causar interferencia irrecuperable e interferencias.
La figura 4 muestra que incluso con fuertes filtros caros, no será fácil (si no imposible) para eliminar los términos IM3 porque están incrustadas en la banda útil! Esta es precisamente la razón por RF en los términos de tercer orden son tan importantes y se debe conocer, medir y minimizar todas partes en la cadena de señal.
Figura 4. Una vista gráfica de las diferentes frecuencias generadas por una señal de entrada de dos tonos se aplica a un dispositivo no lineal.
Un patrón similar se aplica también a las frecuencias 4ω una , 4ω b , 2ω un 2ω + b , 2ω un - 2ω b , ω una 3ω + b , 3ω un ω +b , 3ω b - ω una y 3ω un - ω b . Al igual que con los términos de segundo orden, todas las frecuencias aquí están bastante alejados de los dos fundamentos. A partir de estas observaciones, podemos ver fácilmente que los productos de IM son más peligrosos con una orden impar de n (es decir, IP3, IP5, IP7, etc.)
El mismo proceso se puede aplicar a la expresión (x un x + b ) n . Esperemos que, para dispositivos prácticos los términos de orden superior se desvanecen rápidamente y pueden pasarse por alto, esto es generalmente cierto sobre IM7 e incluso a veces con IM5.
Podríamos continuar con la discusión, considerando x con más de dos frecuencias, ω un ω, b , y ω c . Sin embargo, ese esfuerzo no añadiría mucho a nuestra comprensión ya que simplemente nos dará más IM2, IM3, IM4, frecuencias, etc.
Intermodulación (IM) para interceptar Point (IP)
Ahora que conocemos el origen de los productos de mensajería instantánea, y en particular IM3, estamos mejor preparados para determinar sus valores y medir con un método común y unidad de medida.
Nota : IMN son los productos de intermodulación, mientras IPN son las medidas reales.
La discusión anterior muestra que los términos para i> 1 en la función de transferencia A son responsables de no linealidad del dispositivo. Cuanto más grande son, mayor es la distorsión. Así se puede simplificar y sólo medir los valores de A 2 , A 3 , ... Un i ... Un n .
Pero esos valores absolutos no tienen sentido porque no se sabe cómo se comparan con el rendimiento útil lineal (A 1 ).Por lo tanto, es más útil para conocer su desviación con respecto al buen parámetro (A 1 ), o más precisamente, la relación A i / A 1 o A 1 / A i . Vamos a investigar el último, ya que dará un valor más alto para un dispositivo de alta linealidad.
Podríamos empezar por tratar de evaluar cómo los términos en comparación con un 0 o A 2 , o cualquier A i . Sin embargo, estos parámetros no son útiles. Queremos un comportamiento lineal (ganancia, atenuación, etc), por lo que sólo A1 intereses del ingeniero de RF.
Dado que la dinámica de A1 puede ser muy grande, es conveniente utilizar los dB o dBm unidades para la relación. Nos marcar los diferentes colaboradores en la figura muy original y en función de x, pero esta vez los dos ejes son logarítmicas ( Figura 5 ).
y = A 0 + A 1 . x 1 + A 2 . x 2 + A 3 . x 3 + ... A + i . x i + ... A n . x n
(Ec. 14)
Figura 5. El comportamiento individual de los términos a y en los ejes de registro.
En la figura 5, encontramos que:
-
El término A 0 es un valor constante (offset) e independiente del valor de x.
-
El término A 1 x es la porción lineal, en un gráfico doble-log escalas, yx es una línea recta con desplazamiento definido por A 1 y la pendiente es sólo 1dB/dB (duplicando X, el resultado en la duplicación y).
-
El término A 2 x 2 es el término cuadrático (de segundo orden). Tiene un desplazamiento determinado por A 2 y una pendiente que es exactamente el doble de la pendiente anterior (2dB/dB); o actualizados, duplicando la entrada x se traducirá en cuadruplicando y.
-
El término A 3 x 3 es la tercera entrega de pedidos. Se trata de una línea recta en el gráfico yx con offset determinado por A 3 . La pendiente es exactamente tres veces mayor que para el término lineal (3dB/dB), o actualizados, x duplicando dará lugar a multiplicar x por 8.
-
Este registro se aplica a los siguientes términos, y la línea de orden n tendrá una pendiente de NDB / dB.
Dado que los términos de orden superior tiene líneas con una pendiente más aguda, más pronto o más tarde habrá un momento (un punto en realidad) donde la línea de orden superior se cruza la línea de primer orden. Los puntos de cruce se denominan puntos de intersección (IPN).
Es fácil observar que la más de un dispositivo es lineal, la línea más el primer orden es alta en el gráfico (en comparación con las otras líneas). Por lo tanto, un valor más alto que se alcanza para los puntos de IP. Gráficamente, esto es fácil de ver ( Figura 6 ). La pendiente es fija, por lo que cuando el dispositivo es muy lineales, los términos de orden n-ésimo será muy pequeño. (Los A n líneas comienzan a partir de valores más profundos y, por lo tanto, se cruza la línea de primer orden mucho más tarde, lejos, en los ejes.)
Figura 6. IPN como los puntos de cruce entre las curvas de n-ésimo orden y de primer orden.
En la figura 6 vemos que IP2 es el punto donde se cruzan de primer orden y de segundo orden líneas. IP3 es el punto en el primer orden y de tercer orden líneas se cruzan. El proceso continúa de esta manera. Los valores se leen en el eje x o y. Hay por lo tanto dos valores reales de medición del punto de IP: la entrada o punto de intercepción de salida. Ellos se caracterizan como:
-
IIPn de orden n punto de intercepción de entrada, medida en el eje de potencia de entrada (x)
-
OIPn para el punto de enésimo orden de salida de intercepción, medida en el eje de potencia de salida (y)
Relación entre la posición de inversión internacional y OIP
Sabemos que IIPn y OIPn son dos expresiones de un mismo parámetro (IPN). IPN está en la línea de primer orden. Por lo tanto:
Log Y = Log (A 1 X) = log a una sesión X +
(Ec. 15)
En el punto de intersección:
Log Y = OIP y el registro de X = IIP
(Ec. 16)
Por lo tanto:
OIP = log a un IIP +
(Ec. 17)
Log A 1 es por lo general la ganancia útil especificada para el dispositivo. Por lo tanto, antes de que se satura, tenemos simplemente:
OIP dBm = G dBm + PII dBm
(Ec. 18)
Evaluación y Medición del Punto de Intercepción
¡Ten cuidado! Estos puntos son puntos IPN virtuales porque en realidad no existe. El dispositivo se satura mucho antes de las señales llegan a los puntos de cruce. Todas estas líneas rectas son, de hecho, asíntotas proyectada desde pequeños valores de x e y. Esta observación implica que necesitaremos un método práctico para extrapolar los puntos de IP.
Puesto que no se puede aplicar y, por lo tanto, las señales de medida que se acercan a un punto de IP (debido a que el dispositivo podría ser bien saturados antes), es necesario aplicar una señal con amplitudes menores. Podemos tomar la figura xy con el eje en dB (o dBm) (Figura 6) y considerar el orden de primero-y las líneas rectas de orden n:
Se aplica una señal de entrada, P IN , debe ser lo suficientemente pequeño como para no saturar el dispositivo. Se dará la salida correspondiente, P OUT . Estos puntos aparecen en los ejes X e Y, respectivamente ( Figura 7 ):
Figura 7. Los niveles de potencia con líneas rectas para primer orden y de orden enésimo y sus puntos de intersección.
En la Figura 7, P IN es la señal de entrada aplicada (desde el generador ); P OUT es la señal de salida en el orden de primero-(medido), y P OUT_n es la salida en el n-ésimo orden (medido). Podemos llamar Delta P = P OUT - P OUT_n , que es la diferencia entre las potencias medidas en las frecuencias de primer orden y de orden n-ésimo.
Si las señales aplicadas son ondas sinusoidales puras (véase la discusión anterior de la ecuación 1 con la ecuación 8), a continuación, las órdenes pueden rastrearse con las frecuencias. El uso de un analizador de espectro, se puede discriminar entre los distintos poderes que aparecen en varias frecuencias.
Ahora podemos determinar la relación entre las señales aplicadas y se midió frente a los puntos de intersección (PI).Figura 8 muestra que uno puede ver dos triángulos dentro del rectángulo de la figura 7.
Figura 8. IPN cálculo a través de un método gráfico.
Sus caras verticales deben estar en la misma proporción que sus pistas hipotenusa. Donde:
n / 1 = (OIPn - P OUT ? P +) / (OIPn - P OUT )
(Ec. 19)
n = 1 +? P / (OIPn - P OUT )
(Ec. 20)
(OIPn - P OUT ) (n - 1) =? P
(Ec. 21)
OIPn - P OUT =? P / (n - 1)
(Ec. 22)
Por lo tanto, en conclusión:
OIPn = P OUT + Delta P / (n - 1)
(Ec. 23)
En particular, para IP3, tenemos:
OIP3 = P OUT +? P / 2
(Ec. 24)
Como P OUT = P IN + G, con todos los términos en dBm, y desde OIPn = IIPn + G, se tiene:
OIPn = P EN + G +? P / (n - 1)
(Ec. 25)
IIPn + G = P EN + G +? P / (n - 1)
(Ec. 26)
Por lo tanto:
IIPn = P EN + Delta P / (n - 1)
(Ec. 27)
Supongamos ahora que queremos medir el rendimiento de un LNA IP3 dado, un dispositivo bajo prueba (DUT). En primer lugar, vamos a necesitar dos fuentes independientes de frecuencia: Generadores GEN GEN-A y B-( Figura 9 ). Las dos señales tendrán amplitudes mismos y con frecuencias muy próximas, por ejemplo, ω un 2,00 GHz y ω = b = 2.01GHz (por lo tanto espaciadas con 10MHz). También puede tomar de 1 MHz y 1.001MHz, etc La selección de frecuencia depende del dispositivo real a ser probado, es decir, alrededor de 433 MHz para un europeo ISM banda o de 900MHz para el GSMbanda.
La Figura 9. Diagrama de bloques para la medición de IP3.
Estas dos frecuencias se aplican primero a un combinador (una especie de "sumador") y luego se inyecta en el DUT.Algunos filtros se pueden encontrar entre los generadores y el combinador y desde el combinador al DUT. (Nota: asegúrese de que el filtro se aplica sólo a las dos fuentes seleccionadas a la DUT).
El uso de un analizador de espectro, se observa la salida. Encontramos, por supuesto, las dos fuentes originales en las frecuencias fundamentales y los armónicos y todos los productos de intermodulación (IM).
Figura 10. Vista esquemática de datos generados por un analizador de espectro de mediciones de IP3.
En la Figura 10 , P OUT y Delta P se miden directamente en la pantalla; además, OIP3 = P OUT + Delta P / 2.
La figura 11 muestra una vista típica de una pantalla de analizador de espectro de una medición de IP3:
Figura 11. Analizador de espectro vista de pantalla durante la prueba de IP3.
En la figura 11, M1 y M2 son las huellas de los dos aspectos fundamentales, ambos se midieron alrededor de-11dBm (P =OUT ). M3 y M4 son los IM3 señales; ambos fueron medidos tanto aproximadamente-45dBm. Por lo tanto:
DP =-11dBm - (-45dBm) = 34 dBm
(Ec. 28)
Por lo tanto:
OIP3 =-11dBm + 34/2dBm
(Ec. 29)
o:
OIP3 =-11dBm 17dBm + = +6 dBm
(Ec. 30)
En este dispositivo, la ganancia es de +7 dB. Por lo tanto:
IIP3 = OIP3 - G = 6 - 7 =-1dBm
(Ec. 31)
Los resultados de la ecuación 31 muestra que esta DUT es un LNA estándar, bien.
Algunas funciones como la primera etapa de un receptor de RF front-end requieren mayores dispositivos de IP3. Aquí es donde el MAX2062 puede ayudar.
El MAX2062 dual, 50MHz a alta linealidad 1000MHz RF / IF de ganancia variable del amplificador ( VGA ) se puede configurar para muchos propósitos, tales como un predriver PA, una diversidad amplificador de IF (gracias a su construcción dual), y cualquier VGA para trayectos múltiples y transmisor aplicaciones. El rendimiento de linealidad de este dispositivo es excelente, con una OIP3 de +41 dBm y una OIP2 de 56 dBm. Cada una de las dos rutas de señal contiene un amplificador de alta ganancia de 24 dB y dos atenuadores programables por el usuario (uno controlado digitalmente, una analógica controlada), dando un rango ajustable de ganancia dinámica de hasta 64dB en pasos de 1 dB.Además, dado que todos estos bloques tienen entrada y salida RF accesible, fácilmente se puede sintonizar el circuito para mejor NF, mejores OIP3 o mejores compromisos combinados.
En la hoja de datos MAX2062, la OIP3 se ha caracterizado con dos tonos de RF de cada 0dBm y separados por 1MHz.Las pruebas se realizaron en siete diferentes frecuencias: 50MHz, 100MHz, 200MHz, 350MHz, 450MHz, 750MHz, y 900MHz.
Comprendiendo los efectos de IPN en cascada
Una vez que el IPN rendimiento de un dispositivo individual se sabe, lo que ocurre cuando los combinamos en una cadena ( Figura 12 )?
Figura 12. RF en cascada bloques funcionales con IPN conocidas.
La ganancia total de una estructura en cascada es:
G = G1 × × G2 G3 (en forma lineal)
(Ec. 32)
o
g = g1 + g2 + g3 (en dB o dBm)
(Ec. 33)
Uno sólo puede utilizar la ecuación, aplicada por tres etapas:
(Ec. 34)
(Esta fórmula se da sin demostración.)
The-1dB de compresión Point (CP1 o CP1dB)
Como se mencionó en la introducción, IPN es la única manera de caracterizar la linealidad de un dispositivo. El punto de compresión de 1 dB-(CP) es también un factor de calidad para la medición de linealidad. Gráficamente ( Figura 13 ), es el punto donde el real de entrada-salida se desvía la curva de respuesta (es decir, gotas) en 1 dB de la asíntota lineal.
Figura 13. Vista gráfica de un punto-1dB de compresión.
El punto de compresión de 1 dB-también puede ser visto como el punto donde la curva real cruza la asíntota lineal se redujo en 1 dB. En cuanto al parámetro de IP, el punto de compresión se puede expresar como entrada (ICP1) o de salida (OCP1). También se puede observar que CP1 está fuertemente relacionada con los valores de IP3, a pesar de que no existe una relación estricta. En general, los
OCP1 OIP3 = - x
(Ec. 35)
Donde x es por lo general entre-8dB y 12dB.
Veamos un ejemplo. El versátil MAX2645 está configurado como un predriver PA con una ganancia de 15.2dB. Aquí, el punto de entrada de compresión de 1 dB (CP1) es-1.8dBm, mientras que sus IP3 bajo la misma configuración es 11.8 dBm. Vemos que IIP3 y ICP1 difieren en 13.6dB.
Conclusión
Esperamos que el lector tiene ahora una idea clara de cómo IIPn o OIPn originado y puede reconstruir su relación con potencias de entrada / salida y ganancia. De hecho, normalmente no se necesita el análisis anterior para hacer una medición de IP3 con un analizador de espectro. Ocasionalmente, sin embargo, los ingenieros requieren más profundas y detalladas explicaciones ante un fenómeno inesperado o, incluso peor, de forma sistemática los resultados absurdos.
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Muestras gratuitas
entrada de voltaje de ruido se refiere. La IC es la unidad de ganancia estable con una ganancia ancho de banda de producto de 5MHz. Con excelentes especificaciones, tales como tensión de offset de 5μV (max), deriva de 20nV / ° C (max) y 117nV PP ruido en 0,1 Hz a 10 Hz, la IC es ideal para aplicaciones que requieren de muy bajo ruido y precisión tales DC como interfaz con sensores de presión, medidores de deformación, balanzas de precisión de peso, y la instrumentación médica. El IC está disponible en 8-pin μMAX ® o SO paquetes y tiene sobre el -40 ° C a +125 ° C Intervalo de temperatura.