在選擇放大器時(shí)，設(shè)計(jì)人員需要了解放大器在受到具有兩個(gè)或更多個(gè)相距較近的頻率分量的信號(hào)激勵(lì)時(shí)會(huì)表現(xiàn)出哪些失真分量。對(duì)于常見(jiàn)的線性放大器，這種失真通常在數(shù)據(jù)表中表示為兩個(gè)測(cè)試頻率之間的互調(diào)失真 (IMD)。

但是，對(duì)于面向射頻 (RF) 的放大器，例如低噪聲放大器 (LNA)、RF 功率放大器 (PA) 和 RF 增益模塊，截點(diǎn) (IP) 規(guī)范通常表示雙音失真，稱為輸入（IIP）或輸出（OIP）。由于線性和射頻放大器速度在現(xiàn)代高速放大器（如LMH6401 ）中融合在一起可變?cè)鲆娣糯笃?，重要的是要了解這兩個(gè)規(guī)格如何相關(guān)以及它們反映設(shè)備性能的方式。

LMH6401是一款面向直流到射頻(RF)、中頻(IF)和高速時(shí)域應(yīng)用的寬帶、數(shù)控可變?cè)鲆娣糯笃?DVGA)。對(duì)于需要自動(dòng)增益控制(AGC)的直流或交流耦合應(yīng)用而言，該器件是一款理想的ADC驅(qū)動(dòng)器。
該器件對(duì)噪聲和失真性能進(jìn)行了優(yōu)化，以便驅(qū)動(dòng)超寬ADC。放大器在最大增益條件下的噪聲系數(shù)為8dB，在1GHz滿量程信號(hào)電平條件下的諧波失真為–63dBc。該器件支持單電源和分離電源供電，以驅(qū)動(dòng)ADC。該器件提供了共模參考輸入引腳，以便使放大器輸出共模符合ADC輸入要求。

讓我們先看看 IMD，因?yàn)樗莾蓚€(gè)規(guī)格中更簡(jiǎn)單的一個(gè)。放大器受到頻率和的雙音信號(hào)激勵(lì)時(shí)，它會(huì)在頻率 處產(chǎn)生諧波失真產(chǎn)物，并且還會(huì)在從 1 開(kāi)始的整數(shù)處產(chǎn)生互調(diào)產(chǎn)物 。 與諧波產(chǎn)物類似，總互調(diào)產(chǎn)物頻譜通常為由二階和三階組件主導(dǎo)，因?yàn)楦唠A通常功率相對(duì)較低。（出于這個(gè)原因，我將只重點(diǎn)討論二階和三階互調(diào)分量：，分別。）IMD值是輸入信號(hào)之一的功率（假設(shè)功率相等）與所需的互調(diào)分量之間的差值。圖 1 顯示了諧波失真和 IMD 產(chǎn)品的視覺(jué)關(guān)系。

圖 1：互調(diào)和諧波失真產(chǎn)物

從定義中，您可以看到 IMD 僅僅是基波和 n 階互調(diào)產(chǎn)物之間的功率差（ IMD n = P fund – P IMn）。從這里，您現(xiàn)在可以了解 IMD 值與 IP 之間的關(guān)系。

與 IMD 不同，IP 值不是實(shí)際測(cè)量值，而是用于獲得描述系統(tǒng)線性度的品質(zhì)因數(shù)的數(shù)學(xué)計(jì)算。為了理解這一點(diǎn)，首先想象一個(gè)略微非線性的系統(tǒng)，其基本功率增益為 1 和雙音激勵(lì)（用于測(cè)量 IMD 的設(shè)置相同）。由于系統(tǒng)是非線性的，它將具有 n階互調(diào)分量，該分量會(huì)隨著輸入功率以 n 比 1 的比率增加。然后將 IP 定義為 n 階互調(diào)產(chǎn)物功率等于基波功率的理論點(diǎn)。

圖 2 顯示了二階和三階 IP 與基波功率以及各自的互調(diào)產(chǎn)物功率相關(guān)的可視化表示。

圖 2：截取點(diǎn) (IP) 的可視化表示

IP 只是理論上的，因?yàn)橄到y(tǒng)會(huì)在達(dá)到實(shí)際 IP 之前達(dá)到最大輸出功率點(diǎn)。從圖 2 中，您可以看到更線性的系統(tǒng)（例如，具有較低功率互調(diào)產(chǎn)物的系統(tǒng)）會(huì)將互調(diào)產(chǎn)物線“移動(dòng)”到右側(cè)，從而增加 IP 的價(jià)值。

您可以使用公式 1 輕松計(jì)算 n階輸出截距：

其中 是您正在計(jì)算的截距階， 是一個(gè)基音的輸出功率， 是輸出功率或-階互調(diào)產(chǎn)物。

這個(gè)方程可以通過(guò)從值中減去系統(tǒng)增益來(lái)引用輸入， 。

以常用計(jì)算的三階輸出IP為例，公式1變?yōu)楣?：

您知道三階互調(diào)失真 (IMD3) 值等于 ，因此您可以輕松地將公式 2 重寫(xiě)為公式 3：

使用TI LMH6401高速可變?cè)鲆?a href="/tags/放大器" target="_blank">放大器的數(shù)據(jù)表，您可以使用 IMD3 和 OIP3 規(guī)格編號(hào)來(lái)驗(yàn)證公式 3。在 500MHz 時(shí)，LMH6401 的 OIP3 值為 40dBm，IMD3 值為 83dBc，兩者均每個(gè)輸出基音的功率為 -2dBm。將這些數(shù)字代入公式 3 會(huì)得出以下結(jié)果：

考慮到 0.5dB 的舍入誤差，您可以看到計(jì)算出的 OIP3 值與數(shù)據(jù)表中給出的值相匹配。

我希望這些解釋和示例現(xiàn)在可以幫助您理解 IMD 和 IP 之間的關(guān)系，以及它們?nèi)绾斡兄诶斫庀到y(tǒng)。IMD 是一種物理測(cè)量，用于描述 IMD 組件的相對(duì)功率水平，當(dāng)您必須了解各種組件的實(shí)際功率時(shí)很有用。IP 可用作系統(tǒng)線性度的一個(gè)數(shù)字或優(yōu)點(diǎn)，但不會(huì)立即關(guān)聯(lián)任何精確的測(cè)量值。了解這兩個(gè)規(guī)范可以讓您更好地了解與雙音失真相關(guān)的系統(tǒng)性能。

你曾經(jīng)混淆過(guò)IMD和IP嗎？它在您的設(shè)計(jì)中引起了哪些類型的問(wèn)題？