aclr/imd模型
为了了解rf器件的aclr来源可以对宽带载波频谱进行模拟,相当于独立的cw副载波集合。每个副载波都会携带一部分总的载波功率。下图所示就是这样一个模型,连续rf载波由四个单独的cw副载波模拟,每个副载波的功率为总载波功率的四分之一。副载波以相同的间隔均匀地分布于整个载波带宽内。

图1.宽带载波信号的副载波模型
图1中的绿线从左到右分别是副载波1、2、3和4。如果我们只考察左边的两个副载波(1和2),可以考虑rf器件中的任意imd3失真引起的三阶imd分量。三阶失真表现为这两个副载波两侧的低电平副载波,两个“绿色”副载波左边的第一个“红色”失真分量是这两个副载波的imd3失真结果。
来自副载波1和3的imd3分量在与载波1间距相同的频率处具有imd3失真分量。这在载波频谱的左边产生第二个“红色”im分量。同样,来自副载波1和4的imd3生成的失真分量距离载波边缘更远。
注意这里还存在其它的imd分量。副载波2和4产生的im3分量直接叠加在副载波1和2产生的imd分量上。这一累加效应会使距离rf载波边缘较近的imd分量的幅值比距离rf载波边缘较远的imd分量高,产生aclr失真频谱中的“肩”特性。leffel1发表的一篇论文详细描述了来自多个副载波的imd分量的这种累加。
这种方法可以定量地预测单独的imd3失真分量的实际电平。通过增加模型中所使用的单独的副载波的数量可以增加模型的精度2。多个宽带载波的aclr性能与该模型中的aclr非常像,模型中每个单独的宽带载波占据总的宽带载波带宽的一部分。在宽带载波的相邻部分,邻近最后一个载波的单载波的aclr处于imd3引起的失真响应的高肩位置。这导致多载波情形的aclr比单载波系统的aclr差得多。再次说明,这一结果可以量化后用以精确预测单宽带载波或多宽带载波的aclr性能。这种基本方法只通过oip3参数来预测rf器件的aclr性能。
基本关系
器件的三阶互调分量和三阶交调截点之间的关系如下所示:
imd3=(3xpm)-(2xoip3)
其中,
pm=双音测试例子中的每个单音功率
imd3=三阶im3,以dbm为单位,表示绝对功率
oip3=三阶交调截点,表示绝对功率
为了方便,可将该公式重写为相对imd3,即与功率电平(p)有关的im3性能。
imd3=2x(pm-oip3)
其中,
pm=双音测试例子中的每个单音功率
imd3=三阶im3,以dbc为单位,表示相对功率
oip3=三阶交调截点,表示绝对功率
例1
以总输出功率(ptot)为 30dbm,oip3为 45dbm的功率放大器(pa)为例。这样一个pa的相对imd3可利用上述公式推导得出。但是,im3双音测试中每个单音的输出功率比pa的总输出功率低3db,即每个单音 27dbm。所以利用这些值来计算该pa的imd3:
ptot= 30dbm(pa的总输出功率)
pm=( 30dbm-3db)= 27dbm每个单音
oip3= 45dbm
imd3=2x(27-45)=-36dbc
aclr与imd3的关系
宽带载波的aclr通过一个校正因数与双音imd3性能相关。该校正的存在是由于imd3性能造成了aclr性能恶化。这种恶化来源于由扩频载波的频谱密度组成的各种互调分量的影响。aclr与imd3的有效关系如下所示:
aclrn=imd3 cn
其中cn如下表所示:
我们可以将imd3和aclrn的上述关系式合并为一个统一的表达式,由rf器件的基本性能参数来推导多个扩频载波的aclr。
aclrn=(2x[(p-3)-(oip3)]) (cn)
其中,
ptot=所有载波的总输出功率,以dbm为单位
oip3=器件的oip3,以dbm为单位
aclrn=“n”载波的aclr,以dbc为单位
cn=上述表中的值
例2
重复上述例子,现假设功率放大器必须产生四个载波,功率均为250mw,总输出功率为1w。
p/载波= 24dbm
ptot= 30dbm,总功率
oip3= 45dbm
aclrn=2x((30-3)-(45)) 12
aclrn=-36dbc 12db
aclrn=-24dbc
重新整理该公式可推导出要得到期望的aclr所需的oip3。重新改写后的公式如下:
oip3=0.5x([2x(p-3)]-[aclrn] [cn])
其中,
p=所有载波的总输出功率,以dbm为单位
oip3=器件的oip3,以dbm为单位
aclrn=“n”载波的aclr,以dbc为单位
cn=上述表中的值
例3
重复上述例子,现假设该功率放大器的四载波aclr期望值是-50dbc。
p/载波= 24dbm
ptot= 30dbm,总功率
aclrn=-50dbc
oip3=0.5x([2x(30-3)]-[-45] [12])
oip3= 55.5dbm
结论
通用rf器件的载波功率电平、oip3指标和单载波/多载波aclr性能之间的关系已推导得出。该关系适用于性能受三阶失真分量影响的rf器件。包括许多通用的rf器件,但是驱动不能太接近饱和电平。通过观察,该模型对aclr的预测精度接近±2db。
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