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Intermodulationsverzerrung und IP3-Rechner

Berechnen Sie den Schnittpunkt dritter Ordnung (IP3), Intermodulationsverzerrungsprodukte und störungsfreien Dynamikbereich für HF-Verstärker und -Mischer

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Formel

IIP3 = OIP3 − Gain; PIM3 = 3·Pin − 2·IIP3

IIP3— Input third-order intercept point (dBm)
OIP3— Output third-order intercept point (dBm)
G— Gain (Pout − Pin) (dB)
PIM3— IM3 product output power (dBm)
SFDR— Spurious-free dynamic range (dB)

Wie es funktioniert

Intermodulationsverzerrung (IMD) ist ein kritisches Phänomen in Hochfrequenzsystemen (HF), bei denen mehrere Eingangssignale innerhalb eines Verstärkers oder eines anderen aktiven Geräts nichtlinear interagieren und unerwünschte zusätzliche Frequenzkomponenten erzeugen. Diese unerwünschten Signale treten auf, wenn die Übertragungscharakteristik des Geräts nicht perfekt linear ist. Dadurch vermischen sich die Signale und es entstehen Summen- und Differenzfrequenzprodukte, die die gewünschte Signalübertragung stören können. Der Schnittpunkt dritter Ordnung (IP3) ist eine wichtige Metrik, die die Linearität eines Verstärkers quantifiziert. Er stellt die hypothetische Eingangsleistung dar, bei der Intermodulationsprodukte dritter Ordnung der grundlegenden Signalleistung entsprechen würden.

Bearbeitetes Beispiel

Stellen Sie sich ein zweifarbiges Testszenario mit Eingangssignalen bei 1 GHz und 1,1 GHz mit jeweils -20 dBm Leistung vor. Bei einem Verstärker mit einem IP3-Wert von +10 dBm wird der Schnittpunkt dritter Ordnung berechnet: Messen Sie zunächst die grundlegende Signalleistung. Dann wird die Leistung des Intermodulationsprodukts dritter Ordnung bei 0,9 GHz und 1,2 GHz berechnet. Wenn diese IMD-Produkte einen Wert von -40 dBm aufweisen, weist der Verstärker eine gute Linearität auf, wobei zwischen Grundsignal und Intermodulationssignal ein Abstand von 20 dB besteht.

Praktische Tipps

  • ✓Verwenden Sie für genaue IP3-Messungen immer zweifarbige Tests
  • ✓Berücksichtigen Sie die Linearität des gesamten Systems, nicht nur die Leistung einzelner Komponenten
  • ✓Niedrigere IP3-Werte deuten auf ein eher nichtlineares Verhalten hin
  • ✓Verwenden Sie Dämpfer, um den Arbeitspunkt zu optimieren und Intermodulationen zu reduzieren

Häufige Fehler

  • ✗Unter der Annahme einer linearen Leistung über alle Eingangsleistungsstufen hinweg
  • ✗Vernachlässigung der Temperatureffekte auf die Linearität des Verstärkers
  • ✗Kaskadierte Systeminteraktionen werden nicht berücksichtigt
  • ✗Verwendung von Einzeltonmessungen zur IMD-Charakterisierung

Häufig gestellte Fragen

IP3 ist eine Gütezahl, die die Linearität eines Verstärkers angibt. Sie stellt den hypothetischen Punkt dar, an dem Intermodulationsprodukte dritter Ordnung der grundlegenden Signalleistung entsprechen würden.
Höhere IP3-Werte entsprechen einem größeren Dynamikbereich und ermöglichen eine höhere Signalleistung ohne signifikante Verzerrungen.
Techniken wie Feedback, Linearisierungsschaltungen und der Betrieb an optimalen Bias-Punkten können zur Verbesserung der IP3-Leistung beitragen.

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