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或更多個相距較近的頻率分量的信號激勵時(shí)會表現(xiàn)出哪些失真分量。對于常見的線性放大器，這種失真通常在數(shù)據(jù)表中表示為兩個測試頻率之間的互調(diào)失真 (IMD)。

但是，對于面向射頻 (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 ）中融合在一起可變增益放大器，重要的是要了解這兩個規(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)控可變增益放大器(DVGA)。對于需要自動增益控制(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)動器。
該器件對噪聲和失真性能進(jìn)行了優(yōu)化，以便驅(qū)動超寬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€規(guī)格中更簡單的一個。放大器受到頻率和的雙音信號激勵時(shí)，它會在頻率 處產(chǎn)生諧波失真產(chǎn)物，并且還會在從 1 開始的整數(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通常功率相對較低。（出于這個原因，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)，首先想象一個略微非線性的系統(tǒng)，其基本功率增益為 1 和雙音激勵（用于測量 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)）會將互調(diào)產(chǎn)物線“移動”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， 是一個基音的輸出功率， 是輸出功率或-階互調(diào)產(chǎn)物。

這個方程可以通過從值中減去系統(tǒng)增益來引用輸入， 。

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 重寫為公式 3：

使用TI LMH6401高速可變增益放大器的數(shù)據(jù)表，您可以使用 IMD3 和 OIP3 規(guī)格編號來驗(yàn)證公式 3。在 500MHz 時(shí)，LMH6401 的 OIP3 值為 40dBm，IMD3 值為 83dBc，兩者均每個輸出基音的功率為 -2dBm。將這些數(shù)字代入公式 3 會得出以下結(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 是一種物理測量，用于描述 IMD 組件的相對功率水平，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)線性度的一個數(shù)字或優(yōu)點(diǎn)，但不會立即關(guān)聯(lián)任何精確的測量值。了解這兩個規(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IMD和IP嗎？它在您的設(shè)計(jì)中引起了哪些類型的問題？