常用射频指标测试大纲

常用射频指标测试大纲通信对抗2015/10/30Ver.1.0目录目录11.1dB压缩点（P1dB）.................................................................................................11.1基本概念............................................................................................................11.2测量方法............................................................................................................12.三阶交调（IP3）......................................................................................................22.1基本概念............................................................................................................22.2测量方法............................................................................................................33.三阶互调（IM3）....................................................................................................43.1基本概念............................................................................................................43.2测量方法............................................................................................................53.2.1直接测量.....................................................................................................53.2.2间接法.........................................................................................................54.噪声系数（NF）......................................................................................................54.1基本概念............................................................................................................54.2测量方法............................................................................................................64.2.1使用噪声系数测试仪.................................................................................64.2.2增益法.........................................................................................................64.2.3Y因数法.....................................................................................................84.2.4测量方法小结...........................................................................................105.灵敏度......................................................................................................................105.1基本概念..........................................................................................................105.2测量方法..........................................................................................................115.2.1间接法-噪声系数法测量.........................................................................115.2.2直接法-临界灵敏度测量.........................................................................116.镜频抑制..................................................................................................................116.1基本概念..........................................................................................................116.2测量方法..........................................................................................................127.相位噪声..................................................................................................................137.1基本概念..........................................................................................................137.2测量方法..........................................................................................................137.2.1基于频谱仪的相位噪声测试方法...........................................................1311.1dB压缩点（P1dB）1.1基本概念射频电路（系统）有一个线性动态范围，在这个范围内，射频电路（系统）的输出功率随输入功率线性增加，即输出功率Pout–Pin=G，输出信号的功率步进等于输入信号的功率步进ΔPout=ΔPin，这种射频电路（系统）称之为线性射频电路（系统），这两个功率之比就是功率增益G。随着输入功率的继续增大，射频电路（系统）进入非线性区，其输出功率不再随输入功率的增加而线性增加，也就是说，其输出功率低于小信号增益所预计的值。当输出功率满足Pout–Pin=G–1时，对应的Pout即为输出1dB压缩点，对应的Pin即为输入1dB压缩点。通常把增益下降到比线性增益低1dB时的输出功率值定义为输出功率的1dB压缩点，用P1dB表示（图1）。典型情况下，当功率超过P1dB时，增益将迅速下降并达到一个最大的或完全饱和的输出功率，其值比P1dB大3dB～4dB。1dB压缩点愈大，说明射频电路（系统）线性动态范围愈大。1.2测量方法频谱仪直接测量。1，DUT的输入端连接信号源，输出端连接频谱仪；2，将输入信号的功率由小至大缓慢增加，并记录输入功率、输出功率极其图1输出功率随输入功率的变化曲线2差值，保证DUT由线性区逐步进入非线性区。在过渡区适当减小功率步进；3，当增益G减小1时所对应的点即为1dB压缩点。2.三阶交调（IP3）2.1基本概念当两个正弦信号经过射频电路（系统）时，此时由于射频电路（系统）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。图2是输入信号和输出信号的频谱图。当输入功率逐渐增加到IIP3时，基频与三阶交调增益曲线相交，对应的输出功率为OIP3。IIP3与OIP3分别被定义为输入三阶交调截取点（InputThird-orderInterceptPoint）和输出三阶交调截取点（OutputThird-orderInterceptPoint）。三阶交调截取点（IP3）是表示线性度或失真性能的重要参数，IP3越高表示线性度越好和更少的失真。图3中A线是基频（有用的）信号输出功率随输入功率变化的曲线，B线是三阶失真输出功率随输入功率变化的曲线，B线的斜率是A线的斜率的3倍（以dB为单位），理论上会与A相交，这个交点就是三阶截取点。假定射频电路（系统）的增益为G，它表示图3中A线（基频）的斜率，3G则表示图3中B线（三阶交调）的斜率，即在线性范围内，三阶交调输出功率是一阶交调输出功率的3倍。故两曲线的方程分别为：图2输入、输出频谱图OIP3－a＝G（IIP3－Pi）及OIP3－b＝3G（IIP3－Pi），则有OIP3＝a＋(a－b)/2＝(3a－b)/2=1.5(a-b)+b及OIP3=IIP3+G32.2测量方法进行此测量时，重要的是两测试信号源间有充分的隔离，从而防止产生更多的互调产物。可能需要使用隔离器、固定衰减器、隔离放大器或高隔离威尔金森功率合路器，可能还需要低通滤波器来衰减信号源的2次谐波。图4为IP3测试框图，在信号源和频谱分析仪之间，附加了一些测试设备。附加在射频信号源与合成器之间的隔离器用以改善并隔离射频信号源之间的交调或混合，低通滤波器用以减少射频信号源的谐波成分。附加在被测放大器与频谱分析之间的隔离器用以改善与频谱分析仪的阻抗匹配，低通滤波器用以减少由被测放大器产生的谐波分量。为了避免频谱分析仪产生非线性失真，输出到频谱分析仪的信号功率不能太高，对此要求射频信号源的输出功率要小，由图3可以看出，三阶交调输出功率（图3中的b点）比一阶交调输出功率（图3中的a点）要小很多倍，那么对测量的频谱分析仪的要求需要有高的动态范围。综合以上的考虑后，要精确的测量IP3需要谨慎遵守几个步骤：1，