Charakterisierung der Intermodulationsverzerrung und des IP3 eines Verstärkers

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IP3-Charakterisierungslösung

Zur Charakterisierung der Intermodulationsverzerrung und des Intermodulationspunkts dritter Ordnung (IP3) eines Verstärkers werden zwei kontinuierliche HF-Signale mit eng beieinanderliegenden Frequenzen, kontrollierten Ausgangspegeln und ausreichender spektraler Reinheit benötigt, um unerwünschte Verzerrungen in der Messung zu vermeiden. Die beiden Signale werden kombiniert und gleichzeitig an den Verstärkereingang angelegt. Dadurch entstehen die gewünschten Grundtöne sowie Intermodulationsprodukte, die durch die Nichtlinearitäten des Verstärkers hervorgerufen werden. Ein Signalanalysator misst die Grundtöne und die Intermodulationsprodukte dritter Ordnung, die typischerweise bei den Frequenzen 2f1 − f2 und 2f2 − f1 liegen. Der Testaufbau erfordert eine sorgfältige Kontrolle der Quellleistung, des Frequenzabstands, der Kombinationsverluste und der Analysatoreinstellungen, damit die gemessene Intermodulationsverzerrung die Verstärkerantwort und nicht Verzerrungen durch das Messgerät selbst widerspiegelt.

Zur Bestimmung des IP3 wiederholen Ingenieure die Zweitonmessung bei variierender Eingangsleistung des Verstärkers und erfassen die resultierenden Grund- und Intermodulationspegel dritter Ordnung. Die Grundtöne steigen im linearen Betriebsbereich des Verstärkers annähernd linear mit der Eingangsleistung an, während die Intermodulationsprodukte dritter Ordnung stärker zunehmen. Mithilfe dieser Messwerte lassen sich die Grund- und Intermodulationsverzerrungen dritter Ordnung auf ihren theoretischen Schnittpunkt extrapolieren, wodurch der Intermodulationspunkt dritter Ordnung ermittelt wird. Anschließend kann der eingangs- oder ausgangsbezogene IP3-Wert entsprechend der Messebene berechnet werden. Durch Wiederholung der Messung über verschiedene Frequenzen, Tonabstände oder Betriebszustände des Verstärkers lassen sich die Intermodulationsverzerrungen und der IP3-Wert über den gesamten erforderlichen HF-Betriebsbereich charakterisieren.

IP3-Charakterisierungslösung

Zur Charakterisierung der Intermodulationsverzerrung und des Intercept-Punktes dritter Ordnung (IP3) eines Verstärkers werden zwei eng beieinander liegende, kontinuierliche HF-Töne mit unabhängig voneinander einstellbarer Frequenz und Leistung benötigt, die am Verstärkereingang zu einem einzigen Stimulus kombiniert werden. Analoge Signalgeneratoren von Keysight liefern die erforderlichen HF-Quellen, um diesen Zweiton-Stimulus mit kontrollierten Ausgangspegeln und spektral sauberen Signalen zu erzeugen. Ein Signalanalysator misst die Grundtöne des Verstärkers und die Intermodulationsprodukte dritter Ordnung, während die Eingangsleistung variiert wird. Durch den Vergleich der gemessenen Grund- und Intermodulationspegel lassen sich der eingangs- oder ausgangsbezogene IP3-Wert berechnen und die Linearität des Verstärkers charakterisieren. Ingenieure können Trägerfrequenz, Tonabstand und Leistungspegel anpassen, um die Intermodulationsverzerrung über den gesamten Betriebsbereich des Verstärkers zu charakterisieren. Diese Lösung bietet den kontrollierten HF-Stimulus und die Signalanalyse, die für reproduzierbare Messungen der Intermodulationsverzerrung, die IP3-Charakterisierung, die Charakterisierung von HF-Verstärkern und die Produktionsverifizierung erforderlich sind.
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Siehe Blockdiagramm der IP3-Charakterisierungslösung

Charakterisierung der Intermodulationsverzerrung eines Verstärkers und IP3-Blockdiagramm

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