三阶互调的计算及IP3测试原理和方法详细教程
三阶交调计算公式
三阶交调计算公式好的，以下是为您生成的关于“三阶交调计算公式”的文章：在电子学的奇妙世界里，三阶交调计算公式就像是一把神奇的钥匙，能帮助我们解开很多复杂的谜题。
咱先来说说啥是三阶交调。
打个比方啊，就像你去参加一场音乐会，本来每个乐器都应该演奏出清晰、纯净的声音。
可要是出现了三阶交调，那就像是有个调皮的小鬼在捣乱，让原本和谐的音乐变得杂乱无章。
在电子电路中也是一样，信号应该乖乖按照我们的设定传输，但三阶交调一出现，就把好好的信号给搞乱啦。
那三阶交调到底是咋来的呢？这就得提到非线性元件啦。
这些元件就像一群不太听话的孩子，不按照常规出牌。
当输入的信号比较强的时候，它们就开始“调皮”，产生了新的频率成分，其中三阶交调就是比较让人头疼的一个。
接下来，重点来啦！三阶交调的计算公式是：$IM3 = 2f1 - f2$ 或者$IM3 = 2f2 - f1$ ，这里的 $f1$ 和 $f2$ 是输入信号的频率。
我给您举个特别实际的例子吧。
比如说咱们有一个通信系统，输入信号的频率分别是 900MHz 和 901MHz。
那按照公式算一下，三阶交调产物的频率就可能是 2×900 - 901 = 899MHz 或者 2×901 - 900 =902MHz 。
您瞧，通过这个公式，咱们就能清楚地知道可能会出现哪些捣乱的频率成分，从而想办法去解决问题。
在实际应用中，比如设计手机的射频电路，要是不把三阶交调考虑清楚，那通话质量可能就会变得糟糕透顶。
想象一下，您正跟朋友聊得热火朝天，突然信号里出现一堆奇怪的杂音，这得多扫兴啊！所以，准确计算三阶交调对于保证电子设备的性能那是至关重要的。
再比如说，在卫星通信中，信号要穿越遥远的距离，如果三阶交调处理不好，那传回来的信息可能就全乱套了，这可就麻烦大啦！总之，三阶交调计算公式虽然看起来有点复杂，但只要咱们搞明白了它，就能在电子领域里更加游刃有余，让各种电子设备都能乖乖听话，为我们服务。
OIP3与IIP3测量
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。
三阶互调计算
三阶互调计算互调是一种非线性失真产生的效应，当在电路中传输不同频率的信号时，由于电子元件的非线性特性，可能会产生另外一些频率的信号（互调产物），这些互调产物会在位置频谱中引入不需要的频率成分，从而导致信号的失真。
在无线通信系统中，互调失真是一个严重的问题，因为它会导致接收信号的质量下降，甚至影响到系统的正常工作。
对于三阶互调（Third-order Intermodulation），它是指在电路中存在两个输入信号频率为f₁和f₂的情况下，会产生一个互调产物的频率为3f₁-2f₂或3f₂-2f₁的信号。
三阶互调失真是一种常见但不可忽视的非线性失真，特别是在无线通信系统中，由于系统复杂性和频谱资源有限性，三阶互调失真的控制和分析显得尤为重要。
要计算三阶互调失真，首先需要了解电路的非线性特性，通常用电流-电压（I-V）曲线或功率放大器的震荡曲线来描述。
在常见的无线通信系统中，功率放大器是一个常见的非线性元件，因此我们可以以功率放大器为例进行计算。
假设有两个输入信号频率分别为f₁和f₂，输入幅度分别为A₁和A₂。
那么输出的信号频率为3f₁-2f₂或3f₂-2f₁，输出幅度为A₃。
以频率为f₁的输入信号为例，根据功率放大器的非线性特性，输出信号可以表示为：Vout(f₁) = A₃(f₁) exp( j(3ω₁-2ω₂)t )其中，exp(j(3ω₁-2ω₂)t)表示信号的相位，j为虚数单位。
我们可以通过频谱分析的方法计算三阶互调产物的幅度。
使用傅里叶变换将输出信号表示为频率域中的功率谱，然后找到互调产物的频率，并计算其幅度。
由于计算三阶互调的过程比较复杂，我们可以借助电子设计自动化（EDA）软件来进行计算和分析。
这些软件通常提供了强大的仿真和分析功能，可以帮助我们更好地理解电路中的非线性特性并计算互调失真。
除了使用EDA软件，还可以采用实验的方法来计算互调失真。
通过给电路加载不同的输入信号，并测量输出信号的幅度和频谱，可以得到互调产物的频率和幅度。
【精选文档】三阶互调测试步骤和注意事项PPT
板操作界面，观察有无告警信息。 确保连接天线电缆的剩余交调小于被测天线的交调。
点击“MKR>Max”，记录测量最大值。 二、逐段测试馈线，注意测试馈线（1/2或者7/8馈线）时，一头接仪器，一头接负载；
❖ 检查仪器编号。正常情况：仪器虚拟前面板 主要参数设置：测量模式 “REV”(Reverse,反向测量)，显示模式为“Sweep Freq”，Lock 为“ON”，ALC为“ON”，Base IM
三阶互调测试步骤和注意事项
优选三阶互调测试步骤和注意 事项
互调仪操作指南---开机前检查
❖ 供电电源交流供电的电源线使用三芯电源线 ，检查仪器控制电脑主机、显示器和直流供 电电源的开关，确保为OFF状态；
❖ 仪器必须良好接地，可使用万用表测量仪器 断口对地电阻，仪器断口对地电阻要求小于 欧。
互调仪操作指南---开机
❖ 检查噪声底。正常情况：噪声底小于- 系统自检后，进入无源互调测试的虚拟前面板操作界面，观察有无告警信息。
系统自检后，进入无源互调测试的虚拟前面板操作界面，观察有无告警信息。 无回波吸收体不能放在天线感应近场内，确保吸收体内感应回波不产生交调。
126dBm,扫迹线趋势平坦；
互调仪操作指南---测量剩余互调
互调仪操作指南---仪器状态检查
供电电源交流供电的电源线使用三芯电源线，检查仪器控制电脑主机、显示器和直流供电电源的开关，确保为OFF状态； 无回波吸收体不能放在天线感应近场内，确保吸收体内感应回波不产生交调。
系统自检后，进入无源互调测试的虚拟前面 互调仪操作指南---开机
❖ 互调仪操作指南---仪器状态检查
校验要准，小于-118dBm；
机编号一致。 在虚拟前面板上，分别进行如下设置：测量模式为“Engineering”模式和“REV”（反射测量）模式，显示模式为“Sweep
三阶互调的算法
在移动通信领域内，频率规划是很重要的项目之一。
频率规划的正确与否直接影响到工程完工之后实际的通信质量。
在多信道的共用系统中，因为多个信道的同时工作，必然要产生相互干扰，为了减少频率之间的相互干扰的程度，就应该选取一些适当的频点，选用无三阶互调的频点就能够有效的抑制频率间的干扰。
三阶互调是由电路的非线性产生的三次项，在频率上满足：Ｆｉ－Ｆｊ＝Ｆｊ－Ｆｋ（两信号三阶互调）Ｆｉ－Ｆｊ＝Ｆｋ－Ｆｌ（三信号三阶互调）三阶互调的意思是，只要有几个频率满足以上的关系，相互间就会构成干扰，比如在两信号的三阶互调中，Ｆｉ＝２Ｆｊ－Ｆｋ，若由Ｆｊ和Ｆｋ产生的新的频率Ｆｉ落在本系统或其他系统工作的频率或通带上，就会对系统的通信造成干扰。
无三阶互调就是要取出一组满足频率要求的点，使这些点的任何组合都满足Ｆｉ－Ｆｊ≠Ｆｊ－Ｆｋ，Ｆｉ－Ｆｊ≠Ｆｋ－Ｆｌ。
在一组数的范围内取出无三阶互调的点，我们可以考虑几种算法。
第一种是：先将所有的组合求出，然后依照无三阶互调的条件进行判断，取出所有满足无三阶互调的组，然后依照附加条件（比如信道间隔）进行挑选；第二种是：先依照附加条件选择信道组合，再将程序求出的组合进行无三阶互调比较和判断，最终求得满足的解。
在判断无三阶互调的条件时，将每两个元素进行循环比较的方法显得过于繁杂，一般采用差分三角形法。
这个例子是取５个无三阶互调的点，取出的组（１，２，５，１０，１２）（引自《移动通信工程》，人民邮电出版社３１６页，表５－５）满足无三阶的条件，约束条件为信道间隔≥１，由这个数组可以计算出上面的差分三角矩阵。
验证无三阶互调的方法是：只要这个三角矩阵中的元素不重复，则这个数组本身就满足无三阶互调。
由于矩阵本身并不会很大，可以用多重循环形成差分三角形，再进行矩阵元素之间的比较。
在具体编程描述时可以考虑选用Ｃ语言或专用数学工具Ｍａｔｌａｂ或者Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃ。
考虑到在求解较大型的无三阶互调组时，用Ｃ语言描述的工作量过大，牵涉到矩阵运算的循环次数过多，编程繁杂难以实现，且难以维护，故选用Ｍａｔｌａｂ，Ｍａｔｌａｂ以其矩阵运算的效率而闻名。
三阶互调的计算及IP3测试原理和方法解析
三阶互调的计算及IP3测试原理和方法解析三阶互调（third-order intermodulation distortion）是指两个或多个不同频率的信号通过非线性系统混合产生的互调成分。
互调是电子器件和电路中常见的失真现象，会对系统性能造成不利影响。
为了评估一个系统的非线性失真程度，可以进行IP3（Third-order Intercept Point）测试。
IP3测试的原理是通过测量三阶互调产生的失真成分，以判断系统的线性性能。
这种测试方法基于以下两个假设：第一，系统是无记忆的，即系统的响应只取决于当前的输入信号；第二，互调失真的产生是非线性元件引起的，因此可以将非线性元件的输出信号进行分解，分析其中的互调成分。
进行IP3测试时，通常会采用两个低频信号，频率为f1和f2，以及一个高频信号f1+f2、通过向系统输入这几个信号，并观察系统输出中的三阶互调失真成分，就可以得到所需的IP3值。
IP3值越高，说明系统的线性性能越好，失真程度越低。
当输入信号的幅度较小时，系统呈现线性响应，输出信号主要由输入信号线性幅值缩放得到；而在输入信号较大时，非线性元件开始发挥作用，互调失真成分逐渐增加。
IP3值即是在低输入信号幅度时，系统输出信号与输入信号直线关系相交的点。
进行IP3测试时，通常采用网络分析仪或频谱分析仪等设备。
具体测试过程如下：1.准备测试设备，包括信号源、功率放大器、网络/频谱分析仪等。
2.设置信号源生成两个低频信号f1和f2，频率通常设置在几百kHz至几GHz范围内。
3.输入信号源的两个低频信号频率，以及一个高频信号f1+f24.将输入信号通过功率放大器放大到合适的幅度，并连接到被测设备的输入端。
5.将被测设备的输出信号连接到网络/频谱分析仪，设置其相应的频谱范围和带宽。
6.开始测试，记录网络/频谱分析仪中的输出信号谱线，观察其中的互调失真成分。
7.通过分析谱线，确定三阶互调失真成分的幅度，计算出IP3值。
三阶交调截取点及测量方法
三阶交调截取点的测量方法1.引言在微波多载波通信系统中,诸多的测试指标中,有一项：三阶交调截取点IP3〔THIRD-ORDER INTERCEPT POINT〕,它是一个衡量器件线性度和失真性能的重要指标.在模拟微波通信中,交调失真会产生邻道信号串扰,在数字微波通信中,会降低系统的频谱利用率,使误码率恶化.容量越大的系统,对IP3的要求越高；IP3越高,表示器件的线性度越好,失真越少,因此,准确测量IP3的大小也显得由为重要.以下就着重介绍三阶交调截取点的测量方法：2.三阶交调截取点的计算当两个或多正弦信号经过放大器时,此时由于放大器的非线性作用,会输出包括多种频率的分量,其中以三阶交调分量的功率电平最大,它是非线性中的三次项产生的,假设两基频信号的频率分别是F1和F2,那么,三阶交调分量的频率为2F1-F2和2F2-F1,由于该频率落在频带内,是我们关注的非线性产物〔如图A所示〕.如图B所示是基频信号与三阶交调信号随输入功率的增加而产生的曲线：由图可以看出Pin逐渐增加至IIP3时,基频信号Y1与三阶交调信号Y2相交,对应的输出功率为OIP3,此时的IIP3被定义为：输出三阶交调截取点〔INPUT THIRD-ORDER INTERCEPT POINT〕OIP3被定义为输出三阶交调截取点〔OUTPUT THIRD-ORDER INTERCEPT POINT〕.如图B所示,将放大器的一阶交调〔即基频信号〕Y1的斜率用G表示,那么,三阶交调信号Y2的斜率即为3G/G,即：三阶交调信号输出功率的斜率是基频输出功率斜率的三倍.当输入功率Pin等于IIP3时,对应的基频输出功率和三阶交调信号输出功率都等于OIP3,我们要测量的三阶交调也就是在这种情况下对应的输入和输出功率电平的大小.在实际情况中,此时的输入功率和输出功率均比较大,不便于测量.因此,通常可以采取如下测量方法：如图B所示,给放大器一个输入功率P1,这时对应的输出功率为B,那么：B+A=OIP3 〔1〕又因三阶交调信号输出功率的斜率是基频输出功率斜率的三倍,因此：A=D/2 〔2〕又由图示可以看出：D=P2-P3 〔3〕将3代入2,可得：A=〔P2-P3〕/2 〔4〕将4代入1,可得：OIP3=〔P2-P3〕/2+B 〔5〕计算出OIP3后,就不难得知：IIP3=OIP3-GAIN 〔6〕3.测量设备如图C所示是IP3测试台的框图：以上框图中,两信号源建议选择谐波成分较少的仪器,如果所选仪器无法满足测试要求,可以在信号源与隔离器之间加一低通滤波器,来减小信号源的谐波成分对测试结果的影响；一般情况还可以在被测器件与频谱分析仪之间加一隔离器,来改善放大器与频谱分析仪之间的阻抗匹配.输入到频谱分析仪的功率不能太高,避免频谱分析仪所产生的非线性失真影响测试结果,一般情况频谱分析仪的输入功率应保持在0dBm以下,但如此以来,三阶交调信号输出功率值将非常的小,那么,就要求频谱分析仪要有较高的动态X围.4.举例被测器件：低噪声放大器频率X围：880~930MHz噪声系数：2.2dB.回波损耗：>18 dB.增益： 20 dB.电源： +12V,250mA.设备：信号源：HP8648B频谱仪：Agilent8560EC电源： HP3631A.测量步骤:A、按图B所示连接好测试台.B、将两信号源调节频率到带内两相临频率,如F1=901MHz；F2=902MHzC、设置频谱仪的衰减电平为10 dB,参考电平为0 dB,X围〔SPAN〕：5MHz,中心频率为：901.5MHz.D、将稳压电源调节到：DC12V.E、打开稳压电源,分别打开信号源,微调信号源,使得放大器的输出均为-7 dBm.F、同时打开两信号源,此时可以同时在频谱分析仪上看到基频信号和三阶交调信号.G、按PEAK SEARCH 键,MARKER点会搜索到基频信号峰值点上.然后按下MARKERDELTA,再按下NEXT LIFT 或 NEXT RIGHT键〔具体按键依据MARKER点的位置所定〕,此时,可以从频谱分析仪上直接读出MARKER DELTA〔即：图B所示D的值〕.H、由式5和式6计算出OIP3和IIP3的值.假设：从频谱仪上读到MARKER DELTA 的值为70.那么：该放大器的 OIP3=70/2+〔-7〕=28dBm.IIP3=28-20=8dBm.。
三阶互调的算法
在移动通信领域内，频率规划是很重要的项目之一。
频率规划的正确与否直接影响到工程完工之后实际的通信质量。
在多信道的共用系统中，因为多个信道的同时工作，必然要产生相互干扰，为了减少频率之间的相互干扰的程度，就应该选取一些适当的频点，选用无三阶互调的频点就能够有效的抑制频率间的干扰。
三阶互调是由电路的非线性产生的三次项，在频率上满足：Ｆｉ－Ｆｊ＝Ｆｊ－Ｆｋ（两信号三阶互调）Ｆｉ－Ｆｊ＝Ｆｋ－Ｆｌ（三信号三阶互调）三阶互调的意思是，只要有几个频率满足以上的关系，相互间就会构成干扰，比如在两信号的三阶互调中，Ｆｉ＝２Ｆｊ－Ｆｋ，若由Ｆｊ和Ｆｋ产生的新的频率Ｆｉ落在本系统或其他系统工作的频率或通带上，就会对系统的通信造成干扰。
无三阶互调就是要取出一组满足频率要求的点，使这些点的任何组合都满足Ｆｉ－Ｆｊ≠Ｆｊ－Ｆｋ，Ｆｉ－Ｆｊ≠Ｆｋ－Ｆｌ。
在一组数的范围内取出无三阶互调的点，我们可以考虑几种算法。
第一种是：先将所有的组合求出，然后依照无三阶互调的条件进行判断，取出所有满足无三阶互调的组，然后依照附加条件（比如信道间隔）进行挑选；第二种是：先依照附加条件选择信道组合，再将程序求出的组合进行无三阶互调比较和判断，最终求得满足的解。
在判断无三阶互调的条件时，将每两个元素进行循环比较的方法显得过于繁杂，一般采用差分三角形法。
这个例子是取５个无三阶互调的点，取出的组（１，２，５，１０，１２）（引自《移动通信工程》，人民邮电出版社３１６页，表５－５）满足无三阶的条件，约束条件为信道间隔≥１，由这个数组可以计算出上面的差分三角矩阵。
验证无三阶互调的方法是：只要这个三角矩阵中的元素不重复，则这个数组本身就满足无三阶互调。
由于矩阵本身并不会很大，可以用多重循环形成差分三角形，再进行矩阵元素之间的比较。
在具体编程描述时可以考虑选用Ｃ语言或专用数学工具Ｍａｔｌａｂ或者Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃ。
考虑到在求解较大型的无三阶互调组时，用Ｃ语言描述的工作量过大，牵涉到矩阵运算的循环次数过多，编程繁杂难以实现，且难以维护，故选用Ｍａｔｌａｂ，Ｍａｔｌａｂ以其矩阵运算的效率而闻名。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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：。