噪声系数与非线性失真是描述射频系统性能优劣的两个重要指标。


噪声 - 限制了系统所能处理的最低信号电平;


非线性失真 - 限制了系统所能处理的最高信号电平;


在非线性器件(放大器、混频器等)输入端,输入等幅度不同频率的双音信号(f1, f2),由于器件的非线性,输出信号中会产生 2f1 - f2 , 2f2 - f13 阶交调分量。


输入信号增加 1dB,基波分量输出信号增加 1dB;


输入信号增加 1dB,2 次谐波,2 阶交调分量输出信号增加 2dB;


输入信号增加 1dB,3 次谐波,3 阶交调分量输出信号增加 3dB(斜率为基波的 3 倍);

 

图 1:IM3、IIP3、OIP3、G、P1dB 等指标之间的关系图


Pin:Input power


Pout:Output power


IM3:3rd order intermodulation product


IIP3:Input 3rd order intercept point


OIP3:Output 3rd order intercept point


G:Gain


P1dB:1dB compression point


IMD(图中 A(dBc)):The differences between output power and IM3


各指标之间的数学关系如下(标红色的用的最广泛):


Pout (dBm) = Pin (dBm) + G (dB)                        (1)


OIP3 (dBm) = IIP3 (dBm) + G (dB)                       (2)


OIP3 (dBm) = Pout (dBm) +IMD/2 (dBc)              (3)


IIP3 (dBm) = Pin (dBm) +IMD/2 (dBc)                  (4)


IM3 (dBm) = 3Pin (dBm) – 2IIP3 (dBm) + G (dB) 


= 3Pout (dBm) – 2IIP3 (dBm) –2G (dB) 


= 3Pout (dBm) – 2OIP3 (dBm)                             (5)


对于射频放大器、中频放大器、混频器等器件,OIP3 一般比 P1dB 大 10~15dB。