隨著無(wú)線設(shè)備復(fù)雜性急劇增加，手機(jī)支持的頻段數(shù)量也在不斷增加。從最開(kāi)始的2個(gè)GSM頻段，到現(xiàn)在的4個(gè)GSM頻段，3個(gè)CDMA頻段，5個(gè)UMTS頻段和10個(gè)LTE頻段。未來(lái)，諸如5G New Radio等標(biāo)準(zhǔn)將繼續(xù)增加無(wú)線設(shè)備的復(fù)雜性。今天，我們將為各位介紹6個(gè)使用NI PXIe、STS、VTS等NI的軟硬件系統(tǒng)完成的測(cè)試方案。
1、插入損耗Insertion Loss
對(duì)于很多射頻無(wú)源器件來(lái)說(shuō)，插入損耗是其中一個(gè)關(guān)鍵的測(cè)試項(xiàng)目。在一個(gè)系統(tǒng)之中，由于某個(gè)器件的插入而發(fā)生的功率的損耗便是插入損耗，通常插入損耗由dB來(lái)表示。
一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于射頻器件來(lái)說(shuō)，如果在器件插入之前傳輸給負(fù)載的功率是 ，插入之后負(fù)載接收到的功率是，則以dB為單位的插入損耗由下式給出公式：
作為射頻開(kāi)關(guān)的關(guān)鍵指標(biāo)之一，每個(gè)開(kāi)關(guān)都會(huì)存在一些寄生電容、寄生電感、寄生電阻等。在開(kāi)關(guān)做信號(hào)路由的時(shí)候，這些寄生元件會(huì)直接將信號(hào)進(jìn)行衰減和降低。而這些寄生元件隨著輸入信號(hào)頻率的變化引起功率損耗，因此對(duì)于射頻開(kāi)關(guān)來(lái)說(shuō)在不同頻率下進(jìn)行插入損耗測(cè)試是必要的一步。
使用NI VST矢量信號(hào)收發(fā)儀測(cè)試插入損耗
對(duì)于射頻開(kāi)關(guān)進(jìn)行插入損耗測(cè)試的時(shí)候，可以使用NI VST矢量信號(hào)收發(fā)儀進(jìn)行測(cè)試。NI VST矢量信號(hào)收發(fā)儀將矢量信號(hào)發(fā)生器VSG和矢量信號(hào)接收器VSA兩種儀器功能集合在儀器。
并且VST的作用不僅僅在插入損耗測(cè)試上面，對(duì)于開(kāi)關(guān)芯片及其他類(lèi)型射頻前端芯片多種測(cè)試項(xiàng)也能良好地覆蓋，而不需要采用其他儀器即可完成，因此極大提升了測(cè)試項(xiàng)目的覆蓋率。
在對(duì)某通道(如RF1)進(jìn)行插入損耗測(cè)試的時(shí)候，如圖 3 ，在芯片進(jìn)入工作狀態(tài)后將RF1導(dǎo)通，已知由VST輸出功率，即芯片在Ant端口的輸入功率，測(cè)得RF1通道輸出的功率,因此即可以得出插入損耗功率值即：
圖3：使用VST進(jìn)行插入損耗測(cè)試
使用功率計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)
在進(jìn)行插損測(cè)試的時(shí)候?qū)τ诰€纜和其他元件(如在量產(chǎn)測(cè)試中加入的輔助開(kāi)關(guān))上的損耗需要進(jìn)行校準(zhǔn)，可以使用功率計(jì)來(lái)進(jìn)行校準(zhǔn)。我們可以將功率計(jì)連接至線纜與元件一端，通過(guò)VST的信號(hào)發(fā)生器輸出信號(hào)，在各種頻率下測(cè)得信號(hào)發(fā)生器以及線纜和其他元件的總損耗。
假設(shè)使用功率計(jì)進(jìn)行的測(cè)量結(jié)果正確無(wú)誤，就可以確定信號(hào)分析儀裝置的測(cè)量偏移，即可對(duì)進(jìn)行插損測(cè)試中使用的儀器進(jìn)行校準(zhǔn)。NI同樣提供高精度的功率計(jì)，如需了解更多請(qǐng)?jiān)L問(wèn)。
使用VNA矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行測(cè)試
對(duì)于很多無(wú)源器件來(lái)說(shuō)，使用VNA矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀是進(jìn)行插入損耗的良好選擇。PXI矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀具有兩個(gè)端口，因此您可以選擇T/R測(cè)試集或全S參數(shù)功能。PXI矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀支持自動(dòng)精密校準(zhǔn)、完整矢量分析和參考平面擴(kuò)展，而且不像傳統(tǒng)臺(tái)式VNA那樣具有高成本和大尺寸。
針對(duì)于插入損耗測(cè)試，即S21參數(shù)，可直接利用VNA實(shí)現(xiàn)S21的測(cè)量。需要注意的是在使用VNA的時(shí)候?yàn)榱司_測(cè)量S參數(shù)，應(yīng)考慮到外部所有的線纜及路徑中所有的連接件，無(wú)論是使用短路-開(kāi)路-負(fù)載-直通(SOLT)方法，還是使用VNA自帶的校準(zhǔn)套件，VNA需要進(jìn)行系統(tǒng)校準(zhǔn)。有關(guān)VNA校準(zhǔn)的更多信息，請(qǐng)?jiān)L問(wèn)。
圖4：使用VNA進(jìn)行插入損耗測(cè)試
在量產(chǎn)測(cè)試中使用STS快速測(cè)量S參數(shù)
NI半導(dǎo)體測(cè)試系統(tǒng)(STS)是一款全自動(dòng)化生產(chǎn)測(cè)試系統(tǒng)，采用全新的方法來(lái)測(cè)量生產(chǎn)測(cè)試中的S參數(shù)。該系統(tǒng)結(jié)合了端口模塊(port Module)與NI矢量信號(hào)收發(fā)器(VST)。除了開(kāi)關(guān)和預(yù)選功能之外，端口模塊包含的定向耦合器可以有效地將VST轉(zhuǎn)換成VNA。
因此，可以在生產(chǎn)測(cè)試環(huán)境下快速測(cè)量S參數(shù)，而不需要使用其他儀器。S參數(shù)測(cè)量使用多端口校準(zhǔn)模塊進(jìn)行校準(zhǔn)，該模塊可以自動(dòng)校準(zhǔn)多達(dá)48個(gè)RF端口。有關(guān)NI STS的更多信息，請(qǐng)?jiān)L問(wèn)/semiconductor-test-system。
2、隔離度Isolation
隔離度是指的在待測(cè)端口檢測(cè)到無(wú)用信號(hào)的衰減度。一個(gè)高隔離度的開(kāi)關(guān)能夠大幅度減少其他通道對(duì)其的影響，這樣保證了信號(hào)的完整性。
使用NI VST矢量信號(hào)收發(fā)儀測(cè)試隔離度
對(duì)于隔離度的測(cè)試，與插入損耗測(cè)試方法相近，因此同樣可以使用NI VST矢量信號(hào)收發(fā)儀。但是在測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)上會(huì)再加入輔助開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)路由，如圖Figure 2所示[1]。
按照隔離度的定義，如針對(duì)RF1與RF2通道之間的隔離度，可將芯片進(jìn)入工作狀態(tài)后將RF1導(dǎo)通，即可測(cè)得芯片在Ant端口的輸入功率，同時(shí)可以測(cè)得在RF2處的輸出功率，因此即可計(jì)算處隔離度為：
使用VST及輔助開(kāi)關(guān)進(jìn)行隔離度測(cè)試
同樣在針對(duì)于隔離度的測(cè)試上，線纜和輔助開(kāi)關(guān)可以使用功率計(jì)來(lái)進(jìn)行儀器校準(zhǔn)，并以此來(lái)設(shè)置儀器的偏移。
使用NI PXI射頻開(kāi)關(guān)模塊在量產(chǎn)測(cè)試中進(jìn)行輔助開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)
在之前提到的插入損耗和隔離度的量產(chǎn)測(cè)試中，射頻開(kāi)關(guān)芯片的多個(gè)通道之間測(cè)試進(jìn)行切換而需要最大化復(fù)用儀器，因此我們使用輔助開(kāi)關(guān)模塊對(duì)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
NI射頻開(kāi)關(guān)模塊
PXI射頻多路開(kāi)關(guān)模塊是對(duì)于需要將儀器連接到DUT上進(jìn)行高通道數(shù)自動(dòng)化測(cè)試的理想選擇，開(kāi)關(guān)帶寬最高達(dá)40GHz。PXI射頻多路復(fù)用開(kāi)關(guān)模塊使用多種繼電器類(lèi)型，包括機(jī)電式電樞式、干簧管式、FET式和固態(tài)開(kāi)關(guān)式，每一種繼電器都有各自的優(yōu)點(diǎn)，允許您選擇符合您要求的多路復(fù)用器。
此外，NI開(kāi)關(guān)模塊提供了高級(jí)特性，如硬件觸發(fā)、板載繼電器使用計(jì)數(shù)跟蹤，并可根據(jù)需求進(jìn)行開(kāi)關(guān)拓?fù)涞男薷摹?/span>
3、駐波比VSWR
VSWR是反射波到入射波的比值，在射頻開(kāi)關(guān)芯片一些實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證測(cè)試中會(huì)進(jìn)行這個(gè)項(xiàng)目的測(cè)試。在高頻情況下，對(duì)于一個(gè)理想系統(tǒng)，傳輸能量為100%;當(dāng)信號(hào)在不同的介質(zhì)(如一些阻抗不匹配的元件)上傳輸時(shí)，如果能量未被全部吸收，反射就會(huì)發(fā)生。
在射頻開(kāi)關(guān)芯片中，這種不匹配可能是由于連接器上的阻抗不匹配等。VSWR是反射波功率的一種測(cè)量方法，它也可以用來(lái)測(cè)量傳輸線上的功率損耗。反射波與輸入信號(hào)疊加形成駐波，反射引起相消干擾，沿著傳輸線在不同時(shí)間、距離產(chǎn)生電壓波峰、波谷，因此VSWR被定義為最高電壓與最低電壓之比。
其中是輸入端口的反射系數(shù)，即S11參數(shù)，可使用VNA或者前文提到的STS端口模塊直接快速測(cè)量。
4、開(kāi)關(guān)時(shí)間Switch Time
什么是開(kāi)關(guān)時(shí)間?
開(kāi)關(guān)時(shí)間(Switch Time)或切換時(shí)間指的是開(kāi)關(guān)從“導(dǎo)通”狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椤敖刂埂睜顟B(tài)或者從“截止”狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩?dǎo)通”狀態(tài)所需要的時(shí)間。具體來(lái)講是指從DUT接收到通道切換命令，到在被切換到的通道上信號(hào)的功率達(dá)到滿幅度值的90%的時(shí)間。
圖7: 開(kāi)關(guān)時(shí)間測(cè)試
實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證分析
針對(duì)于實(shí)驗(yàn)室的測(cè)試，根據(jù)通常會(huì)考慮使用高帶寬高速示波器來(lái)進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試方法是在兩個(gè)通道同時(shí)獲取DUT控制信號(hào)和射頻信號(hào)，并測(cè)量DUT控制信號(hào)的跳變沿和射頻信號(hào)到達(dá)相應(yīng)功率值時(shí)刻的時(shí)間差。
驗(yàn)證測(cè)試中示波器帶寬對(duì)于開(kāi)關(guān)時(shí)間測(cè)試的影響
對(duì)于示波器而言，最關(guān)心的一個(gè)指標(biāo)就是帶寬。帶寬描述了從探針或測(cè)試夾具前端到ADC，輸入信號(hào)幅值損失最小時(shí)，可以通過(guò)模擬前端的頻率范圍。帶寬被定義為一個(gè)正弦波輸入，通過(guò)示波器后測(cè)得其原始幅值70.7%的頻率，也稱(chēng)為-3dB點(diǎn)。在大多數(shù)情況下，我們建議示波器的帶寬是被測(cè)信號(hào)中最高頻率分量的2到5倍，將捕獲的信號(hào)幅度誤差影響降低到最小 (帶寬要求=(2~5)*頻率)。
對(duì)于射頻開(kāi)關(guān)的實(shí)驗(yàn)室開(kāi)關(guān)時(shí)間驗(yàn)證測(cè)試，需要進(jìn)行DUT控制信號(hào)與射頻開(kāi)關(guān)輸出信號(hào)達(dá)到對(duì)應(yīng)功率值時(shí)刻的時(shí)間差，因此對(duì)于兩者而言，上升時(shí)間測(cè)量是其中的關(guān)鍵。
圖8顯示了一個(gè)500MHz范圍測(cè)量高斯模型的階躍響應(yīng)。當(dāng)階躍相應(yīng)的最高頻率是4倍于儀器帶寬時(shí)(紅色曲線)，我們看到的基本上僅是示波器的階躍響應(yīng)而不是輸入信號(hào)的階躍響應(yīng)。因此在進(jìn)行上升時(shí)間測(cè)量中有相當(dāng)大的誤差(416%)。被測(cè)信號(hào)與示波器(黃色曲線)具有相同帶寬時(shí)，仍然會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的誤差(40%)。我們可以看到，在被測(cè)信號(hào)頻率是示波器帶寬的1/3(綠色曲線)時(shí)，上升時(shí)間測(cè)試結(jié)果將相對(duì)準(zhǔn)確(僅4.4%)。所以一個(gè)很好的經(jīng)驗(yàn)方法是選擇一個(gè)至少是最高頻率3倍的模擬帶寬的示波器。
圖8：500MHz帶寬示波器對(duì)于不同階躍響應(yīng)的曲線
NI提供從400MHz到高達(dá)5GHz帶寬、分辨率從8位到14位的多種示波器選擇，滿足不同應(yīng)用下的測(cè)試任務(wù)。配合功能強(qiáng)大的交互式面板，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證性測(cè)試進(jìn)行界面友好的調(diào)試，并同時(shí)搭配多種語(yǔ)言支持的API，如LabVIEW，C，Python等，實(shí)現(xiàn)快速實(shí)驗(yàn)室的自動(dòng)化測(cè)試開(kāi)發(fā)。
利用PXI高精度同步機(jī)制實(shí)現(xiàn)高速量產(chǎn)測(cè)試
在實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證測(cè)試中使用高帶寬示波器可進(jìn)行快速的波形查看及上升時(shí)間計(jì)算，但是這個(gè)方法在量產(chǎn)測(cè)試中即使能夠滿足測(cè)試需求，但是面對(duì)量產(chǎn)中成本和測(cè)試時(shí)間上的要求，價(jià)格不菲的高帶寬的示波器在系統(tǒng)成本上是一個(gè)巨大的開(kāi)銷(xiāo);同時(shí)DUT的射頻輸出在系統(tǒng)連接線設(shè)計(jì)上，除了要接入射頻儀器外，還需要額外將輸出接入到示波器上，這樣將增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度。因此，在量產(chǎn)測(cè)試中，我們會(huì)考慮其他設(shè)計(jì)方法。
進(jìn)行開(kāi)關(guān)時(shí)間量產(chǎn)測(cè)試時(shí)，我們使用帶PPMU功能的NI Digital Pattern基于向量的數(shù)字儀器PXIe-6570，并配合NI VST矢量信號(hào)收發(fā)儀進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。PXIe-6570包含具有觸發(fā)和Pattern排序的深度板載內(nèi)存。通過(guò)基于向量的Pattern，它可將芯片編程到已知狀態(tài)。而最重要的是，基于PXIe總線的測(cè)試平臺(tái)設(shè)計(jì)了高精度、低延時(shí)的定是同步機(jī)制，這樣的指標(biāo)對(duì)于兩個(gè)模塊之間同步觸發(fā)的問(wèn)題得到了很好的解決。
基于PXI的高精度同步觸發(fā)
NI為PXI和PXI Express機(jī)箱提供了定時(shí)和同步解決方案。 最新的PXI Express對(duì)PXI平臺(tái)進(jìn)行了改革，在保留向后兼容的同時(shí)，針對(duì)測(cè)量I/O設(shè)備，提供了比PXI-1更強(qiáng)大的同步功能。 具體體現(xiàn)在：
● PXI Express保留了原始的PXI規(guī)范中的10 MHz背板時(shí)鐘，以及單端PXI觸發(fā)總線和長(zhǎng)度匹配的PXI星形觸發(fā)信號(hào)。
● PXI Express還在背板上增加了100 MHz差分時(shí)鐘和差分星形觸發(fā)，提供增強(qiáng)的抗噪音能力和業(yè)界領(lǐng)先的同步精度(分別為250 ps和500 ps的模塊間延遲差)。 NI定時(shí)和同步模塊充分利用PXI和PXI Express機(jī)箱中的高級(jí)定時(shí)和觸發(fā)技術(shù)優(yōu)勢(shì)。
圖 9：基于PXI的定時(shí)同步機(jī)制
在量產(chǎn)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)上，我們也充分利用了PXI平臺(tái)觸發(fā)總線的高準(zhǔn)確度、低延時(shí)特性。如圖10所示，基于向量的數(shù)字儀器PXIe-6570在給出控制命令的同時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)事件觸發(fā)脈沖，這個(gè)脈沖通過(guò)PXI總線傳送到VST，觸發(fā)VST開(kāi)始采集射頻信號(hào)。在系統(tǒng)中逐個(gè)檢查射頻信號(hào)采樣值的幅度，比較可得到第一個(gè)幅度滿足要求的采樣點(diǎn)，并且由于射頻信號(hào)采集的開(kāi)始時(shí)刻就是開(kāi)關(guān)切換的時(shí)刻，與滿足要求采樣點(diǎn)時(shí)間差乘以采樣周期就可以得到切換時(shí)間 。
通過(guò)這樣的方式將極大提升儀器的復(fù)用率，而不需要額外示波器進(jìn)行測(cè)試，降低了測(cè)試成本，并且也減少了儀器間切換的時(shí)間，提升測(cè)試效率。
圖10：基于向量的數(shù)字儀器及VST的開(kāi)關(guān)時(shí)間測(cè)試
5、諧波Harmonic
諧波行為由非線性器件引起，會(huì)導(dǎo)致在比發(fā)射頻率高數(shù)倍的頻率下產(chǎn)生輸出功率。由于許多無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)對(duì)帶外輻射進(jìn)行了嚴(yán)格的規(guī)定，所以工程師會(huì)通過(guò)測(cè)量諧波來(lái)評(píng)估RF或FEM是否違反了這些輻射要求。
測(cè)量諧波功率的具體方法通常取決于RF的預(yù)期用途。對(duì)于通用RF等器件備來(lái)說(shuō)，諧波測(cè)量需要使用連續(xù)波信號(hào)來(lái)激勵(lì)DUT，并測(cè)量所生成的不同頻率的諧波的功率。另外，測(cè)量諧波功率通常需要特別注意信號(hào)的帶寬特性。
使用連續(xù)波激勵(lì)測(cè)量諧波
使用連續(xù)波激勵(lì)測(cè)量諧波需要使用信號(hào)發(fā)生器和信號(hào)分析儀。對(duì)于激勵(lì)信號(hào)，需要使用信號(hào)發(fā)生器生成具有所需輸出功率和頻率的連續(xù)波。信號(hào)發(fā)生器生成激勵(lì)信號(hào)后，信號(hào)分析儀在數(shù)倍于輸入頻率的頻率下測(cè)量輸出功率。常見(jiàn)的諧波測(cè)量有三次諧波和五次諧波，分別在3倍和5倍的激勵(lì)頻率下進(jìn)行測(cè)量。
RF信號(hào)分析儀提供了多種測(cè)量方法來(lái)測(cè)量諧波的輸出功率。一個(gè)直截了當(dāng)?shù)姆椒ㄊ菍⒎治鰞x調(diào)至諧波的預(yù)期頻率，并進(jìn)行峰值搜索以找到諧波。例如，如果要測(cè)量生成1GHz信號(hào)時(shí)的三次諧波，則三次諧波的頻率就是3GHz。
測(cè)量諧波功率的另一種方法是使用信號(hào)分析儀的零展頻(zero span)模式在時(shí)域中進(jìn)行測(cè)量。配置為零展頻模式的信號(hào)分析儀可以有效地進(jìn)行一系列功率帶內(nèi)測(cè)量，并將結(jié)果以時(shí)間的函數(shù)形式表現(xiàn)出來(lái)。在此模式下，可以在時(shí)域上測(cè)量選通窗口中不同頻率的功率，并使用信號(hào)分析儀內(nèi)置的取平均功能進(jìn)行計(jì)算。
除此之外，在射頻開(kāi)關(guān)芯片的測(cè)試條件中一般規(guī)定了較大的輸入功率，因此需要外加射頻功率放大器將信號(hào)發(fā)生器的功率進(jìn)行放大后給被測(cè)器件。
使用高功率模塊及矢量信號(hào)收發(fā)儀VST進(jìn)行量產(chǎn)測(cè)試
在量產(chǎn)測(cè)試中，信號(hào)分析儀相對(duì)較高，因此依然可以使用矢量信號(hào)收發(fā)儀搭配高功率模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)，最大化復(fù)用之前測(cè)試項(xiàng)所使用的儀器。
VST生成的單音射頻信號(hào)，經(jīng)NI的高功率模塊(NI 5534)放大，輸出功率可達(dá)38dBm，放大后的信號(hào)經(jīng)低通濾波達(dá)到被測(cè)器件，被測(cè)器件的輸出信號(hào)濾除主頻成分后，剩下的諧波成分通過(guò)輔助開(kāi)關(guān)送入NI高功率模塊(NI 5534)的接收路徑，經(jīng)衰減后送入VST。
6、互調(diào)失真IMD
互調(diào)失真理論
為了理解IMD，我們需要回顧一下非線性系統(tǒng)的多音信號(hào)理論。雖然單音激勵(lì)信號(hào)會(huì)在該信號(hào)頻率的每個(gè)倍數(shù)處產(chǎn)生諧波行為，但是多音信號(hào)產(chǎn)生的非線性產(chǎn)物需要在更寬的頻率范圍才會(huì)出現(xiàn)。
如圖11所示，DUT輸出端的二階失真產(chǎn)物出現(xiàn)在輸入信號(hào)頻率每個(gè)倍數(shù)的頻率處。f2 - f1, 2f1, f1 + f2,和2f2處產(chǎn)生的失真產(chǎn)物包含每個(gè)輸入音的二次諧波以及兩個(gè)輸入音頻率相加和相減頻率處的失真產(chǎn)物。
圖11： IMD理論
三階失真描述的是一階基音信號(hào)和每個(gè)二階失真產(chǎn)物之間的相互作用。事實(shí)上，通過(guò)數(shù)學(xué)計(jì)算，可以看到兩個(gè)特定的三階失真出現(xiàn)在接近基音頻率的頻率下。以一個(gè)實(shí)際應(yīng)用為例，當(dāng)DUT發(fā)送調(diào)制信號(hào)時(shí)，三階失真作為帶內(nèi)失真出現(xiàn)在鄰近感興趣頻帶的地方。
IMD測(cè)量描述的是基音和相鄰三階失真之間的功率差的比率，用dB表示。IMD測(cè)量的一個(gè)重要特征是一階和三階失真之間的功率比完全取決于每個(gè)音的絕對(duì)功率電平。
在許多器件的線性工作區(qū)域中，一階音和三階失真產(chǎn)物的比率常常很高。然而，隨著基音輸入功率的增加，三階失真產(chǎn)物也隨之增加。實(shí)際上，基音的功率每增加1 dB，互調(diào)失真產(chǎn)物會(huì)增加3 dB。
理論上，由于三階失真產(chǎn)物功率的增加速度會(huì)比基音功率增加的速度更快，所以?xún)煞N類(lèi)型的信號(hào)在功率電平上最終相等，如圖18所示。從理論上來(lái)講，基音和三階失真產(chǎn)物功率相等的點(diǎn)為截?cái)帱c(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)也稱(chēng)為三階截點(diǎn)(TOI或IP3)。
使用PXI信號(hào)分析儀測(cè)量IMD和TOI
互調(diào)失真(IMD)和三階截點(diǎn)(TOI)是NI-RFSA軟件前面板(SFP)的內(nèi)置測(cè)量功能。進(jìn)行這些測(cè)量時(shí)，可以將信號(hào)分析儀的頻率設(shè)置為以?xún)蓚€(gè)基音為中心頻率，以確保可以看見(jiàn)高于本地噪聲的三階失真產(chǎn)物。在NI-RFSA SFP上選擇檢測(cè)音，生成測(cè)量結(jié)果。NI-RFSA SFP會(huì)自動(dòng)識(shí)別基音的功率差以及三階失真產(chǎn)物的功率差，并顯示正確的測(cè)量結(jié)果。有關(guān)PXI RF信號(hào)分析儀的更多信息，請(qǐng)?jiān)L問(wèn)/rf/test。
圖 12： 基音信號(hào)功率每增加1 dB，三階失真產(chǎn)物功率增加3 dB
實(shí)際上，IP3/TOI是計(jì)算所得而非測(cè)量所得的結(jié)果。一階產(chǎn)物和三階產(chǎn)物之間的功率增加比是3:1，利用以下公式可以計(jì)算出IP3。
TOI是衡量射頻前端性能的重要指標(biāo)，因?yàn)镮MD比率取決于功率電平。TOI的測(cè)量將IMD性能的要素與絕對(duì)功率電平相結(jié)合，并通過(guò)一個(gè)數(shù)字來(lái)表示性能。
IMD測(cè)量配置
根據(jù)IMD測(cè)量理論，執(zhí)行該測(cè)量需要雙音激勵(lì)信號(hào)。在大多數(shù)應(yīng)用中，配置雙音激勵(lì)信號(hào)的首選方法是將RF信號(hào)發(fā)生器連接至RF功率組合器，如圖13 所示。
圖13： IMD測(cè)量需要連接至功率組合器的兩個(gè)信號(hào)產(chǎn)生器
由于IMD是一種常見(jiàn)的測(cè)量方式，許多RF信號(hào)分析儀具有內(nèi)置測(cè)量功能來(lái)測(cè)量IMD或IMD/TOI。事實(shí)上，NI-RFSA SFP可以自動(dòng)檢測(cè)基音和三階失真產(chǎn)物，并計(jì)算出IMD比。
