Die Definition und Prüfung von IMD3
In HF- oder Mikrowellen-Mehrträger-Kommunikationssystemen ist IMD3 ein wichtiger Indikator zur Messung von Linearität oder Verzerrung.
Bevor wir IMD3 verstehen, wollen wir zunächst erklären, was IMD ist.
IMD (Intermodulationsverzerrung)
Wenn zwei Signalfrequenzen F1 und F2 oder mehrere Signalfrequenzen gleichzeitig dasselbe entfernte HF-Übertragungssystem durchlaufen, entstehen aufgrund des nichtlinearen Einflusses des Übertragungssystems nichtlineare Frequenzkomponenten zwischen den Grundfrequenzsignalen. Dieses Phänomen wird als Intermodulation bezeichnet. Die nichtlineare Frequenzkomponente wird als Intermodulationsprodukt bezeichnet. Wenn diese Intermodulationsprodukte in das Empfangsfrequenzband fallen und stark genug sind, verursachen sie Interferenzen mit der Grundfrequenz des Signals. Dies wird als passive Intermodulationsstörung oder passive Intermodulationsverzerrung bezeichnet.
Das Intermodulationsprodukt wird durch die folgende Formel dargestellt:
f1m=mf1±nf2········
In der Formel:
f1, f2 sind die Eingangsgrundfrequenz;
f1m ist die Intermodulationsfrequenz oder das Intermodulationsprodukt;
m, n sind positive ganze Zahlen einschließlich 1, m+n ist die Ordnung der Intermodulation
Beispiel: Wenn m+n=3, handelt es sich um die Intermodulation dritter Ordnung
Dynamische Intermodulation dritter Ordnung: Testen Sie die Intermodulation dritter Ordnung von Komponenten im Ruhezustand.
Statische Intermodulation dritter Ordnung: Testen Sie die Intermodulation dritter Ordnung von Komponenten unter Erschütterungen.
Wie ist IMD3 definiert?
Die ursprünglichen zwei Frequenzsignale im Hochfrequenzgerät wecken Störsignale anderer Frequenzen, und die Nichtlinearität des Hochfrequenzgeräts führt zur gegenseitigen Beeinflussung unterschiedlicher Frequenzsignale.
Im Allgemeinen kann ein schlechter Kontakt oder die Alterung von HF-Geräten zu einer Nichtlinearität der Geräte führen. Intermodulation wird wörtlich als gegenseitige Beeinflussung (zwei oder mehr) verstanden, und das Intermodulationsprodukt ist das Produkt der gegenseitigen Beeinflussung.
Wenn sich zwei oder mehr Frequenzen von Funkwellen in nichtlinearen Hochfrequenzgeräten ausbreiten oder wenn sie auf Metallobjekte in der Luft treffen, können Intermodulationsstörsignale anderer Frequenzen entstehen, genau wie bei der Übertragung von Panik. Panik breitet sich auf eine Ziegenherde aus (IMD3), aber der Grad der Panik kann abnehmen, und die Panik der Herde breitet sich auf die Vögel aus (Intermodulation fünfter Ordnung: IMD5), und der Grad der Panik nimmt wieder ab.
Das Intermodulationsstörsignal weist Störungen dritter, fünfter, siebter oder höherer Ordnung auf, wobei die Intermodulationskomponente dritter Ordnung am größten ist.
Wenn die Frequenzdifferenz der Summe der beiden Frequenzen ist
, liegt die Frequenz der Intermodulation dritter Ordnung im Allgemeinen an der Stelle der Summe
Und
, wie in Abbildung 1 dargestellt.
Abbildung 2 zeigt ein Diagramm des Hauptsignals und der im Scanner angezeigten Intermodulationsprodukte.
Die Intermodulation dritter Ordnung ist ein wichtiger Indikator zur Messung der Nichtlinearität von Hochfrequenzgeräten. Ihre Größe wird durch das Verhältnis des Intermodulationsprodukts zum Hauptausgangssignal ausgedrückt und die Einheit ist dBc.
Bei der Auswahl von HF-Geräten gilt: Je größer der absolute Wert des Intermodulationsindex dritter Ordnung, desto besser. Je größer der Wert, desto geringer ist die Intermodulationsausgabe im Verhältnis zum Hauptsignal und desto geringer ist die Interferenzwirkung auf das System.
Das Leistungsverhältnis der Intermodulationskomponente dritter Ordnung zur Grundfrequenzkomponente wird als IMD3 definiert, was durch Logarithmierung wie folgt ausgedrückt wird:
weiter vereinfachen:
IMD3(dB)=2Pin+Res.
In der Formel wird der Rest Res. wie folgt ausgedrückt
Im annähernd linearen Bereich kann der obige Rest als Konstante betrachtet werden. Das bedeutet, dass sich der IMD3-Wert bei jeder Erhöhung der Eingangsleistung um 1 dB um 2 dB verschlechtert; umgekehrt verbessert sich der IMD3-Wert bei jeder Verringerung der Eingangsleistung um 1 dB um 2 dB. Diese Beziehung ist nicht erfüllt, wenn der annähernd lineare Bereich überschritten wird.
Der Unterschied zwischen IP3 und IMD3:
IP3 (Abfangpunkt dritter Ordnung） ,
IMD3 (Intermodulation dritter Ordnung），
Der Unterschied zwischen den beiden besteht hauptsächlich darin, dass IP3 für den Leistungswert steht, IMD3 für den relativen Wert,
Normalerweise hat IP3 in den Geräteparametern Eingangsintermodulation dritter Ordnung (IIP3), Ausgangsintermodulation dritter Ordnung (OIP3),
IMD3 hat hauptsächlich den Intermodulationsunterdrückungsgrad dritter Ordnung
und die Einheiten der beiden sind dBm für IP3 und dBc für IMD3.
Wie testet man die Intermodulationsverzerrung dritter Ordnung und die Leistung des Intermodulationspunkts?
Der Test von IMD3 und IP3 ist nicht schwierig, es gibt jedoch einige Punkte, die beim Test beachtet werden müssen. Wenn diese nicht richtig gehandhabt werden, wird die Genauigkeit der Testergebnisse beeinträchtigt.
Für den Test der Intermodulation dritter Ordnung muss dem Prüfling ein Zweitonsignal mit gleicher Amplitude zugeführt werden. Der Zweitonabstand muss entsprechend den Prüfanforderungen des Prüflings eingestellt werden. Generell ist es notwendig, den geeigneten Zweitonpunkt und Frequenzabstand entsprechend der tatsächlichen Einsatzsituation auszuwählen. Für den IMD3-Test kann die Zweitonamplitude groß oder klein sein. Bei IP3-Tests sollte die Amplitude jedoch nicht zu groß sein. Es muss sichergestellt werden, dass das Prüfling im annähernd linearen Bereich arbeitet.
Während des Tests können zwei Signalquellen verwendet werden, um Doppeltonsignale bereitzustellen. Dies ist die am häufigsten verwendete Methode für Intermodulationstests dritter Ordnung und kann relativ reine Doppeltonsignale bereitstellen.
Alternativ können Sie eine Vektorquelle verwenden, um die Wellenformdatei über die Basisbandseite zu bearbeiten, sodass ein einzelner Kanal ein Zweitonsignal ausgeben kann. Das mit dieser Methode erzeugte Signal weist eine gewisse Intermodulationsverzerrung dritter Ordnung auf. Daher wird diese Methode nur als Alternative verwendet, wenn keine zwei Signalquellen vorhanden sind.
Abb. 3 und Abb. 4 zeigen jeweils das schematische Diagramm des Testanschlusses für Intermodulation dritter Ordnung bei Verwendung von zwei Dualtonerzeugungsmodi. Der gesamte Test ist relativ einfach. Verwenden Sie das Spektrometer, um das vom Verstärker ausgegebene Spektrum zu testen, stellen Sie den entsprechenden Referenzpegel, die Mittenfrequenz, die Spanne und die RBW ein und zeigen Sie das Spektrum der Grundfrequenz und des Intermodulationssignals dritter Ordnung an. Verwenden Sie die Markierungsfunktion, um IMD3 zu kalibrieren und so den Leistungswert von IP3 zu berechnen. Derzeit verfügen die auf dem Markt erhältlichen Spektrometer der mittleren und oberen Preisklasse grundsätzlich über direkte IMD3- und IP3-Testfunktionen, was den Test komfortabler macht.
