专利名称：基于N<sub>1</sub>dB压缩点和N<sub>2</sub>dB压缩点的三阶交调测试方法
技术领域：
本发明涉及放大器的非线性参数测试技术领域，尤其涉及一种基于N1ClB压缩点和N2dB压缩点的三阶交调测试方法，用于实现三阶交调点输入功率(IIP3)值的计算。
背景技术：
对于放大器的普通测试一般包括三方面线性测试、非线性测试、噪声系数测试，其中非线性测试涉及的参数主要包括IdB压缩点和三阶交调点(IP3)，尤其以三阶交调点 更能体现放大器的非线性特性。在射频或微波多载波通讯系统中，三阶交调点是一个衡量线性度或失真的重要指标，其包含有三阶交调点输入功率(IIP3)和三阶交调点输出功率(0IP3)这两个参数，本发明提供的三阶交调测试方法主要是为了实现对三阶交调点输入功率值的计算。交调失真对模拟微波通信来说，会产生邻近信道的串扰，对数字微波通信来说，会降低系统的频谱利用率，并使误码率恶化，因此容量越大的系统，要求三阶交调点越高，即三阶交调点输入功率越大，这也表示线性度越好和失真越少。现有技术中三阶交调点的测试方法通常是对输入的两个频率邻近的信号进行测试，当这两个频率邻近的信号落在放大器的带宽内并通过非线性放大区放大时，其输出信号将包括各种由这两个频率邻近的信号产生的多阶频率分量，在这些多阶频率分量中三阶交调分量2F1-F2和2F2-F1是非线性频率中三阶(即三次方项)产生的，由于其经常处在放大器的带宽内，因此是需要主要关注的非线性分量，见图I。图2反映了基频(一阶交调)与三阶交调的增益曲线，当输入功率逐渐增加到输入三阶交调点(IIP3)时，基频与三阶交调增益曲线相交，对应的输出功率为输出三阶交调点(0IP3)。IIP3与0IP3分别被定义为输入三阶交调点和输出三阶交调点，即为IP3的横纵坐标参数，由此实现三阶交调测试。现有技术中三阶交调测试方法主要包括以下几个步骤步骤I :按照图3测试框连接好设备；步骤2 :输出一路射频信号Fl ;步骤3 :输出另一路射频信号F2 ;步骤4 :打开频谱分析仪；步骤5 :打开被测放大器；步骤6 :在频谱分析仪上读取Fl或F2的输出功率，此为a点(如图2)的值；步骤7 :在频谱分析仪上读取2F1-F2或2F2-F1的输出功率，此为b点(如图2)的值；步骤8 :计算输出三阶交调点0IP3和输入三阶交调点IIP3
r na-b 3a-bOIP' =a +-=-
22IIP3 = OIP3-G其中，G为放大器的增益。但是，现有技术中三阶交调测试中存在以下缺陷首先，输出到频谱分析仪的信号功率不能太高，避免由频谱分析仪产生的非线性失真，对此要求射频信号源的输出功率要�。赏�2可以看出，三阶交调输出功率(图中的b点)比一阶交调输出功率(图中的a点)要小很多倍，那么对频谱分析仪则要有很高的动态范围。其次，由图3可知，测试框图中的测试仪器与设备非常复杂、繁多而且价格昂贵，整个测试系统尤其对滤波器、频谱仪要求很高，这些在一定程度上又增大了测试系统的成本与复杂性。因此，如何简化测试系统，降低测试成本，提高测试效率是目前急需解决的重要问
题
发明内容
(一)要解决的技术问题为解决上述问题，大幅度的削减测试成本、简化测试结构，本发明利用放大器的输入输出曲线，尤其是N1ClB压缩点输入功率(P^NldB )与N2dB压缩点输入功率(Ph2CB )的差值A，提供了一种基于N1ClB压缩点和N2dB压缩点的三阶交调测试方法。(二)技术方案为达到上述目的，本发明提供了一种基于N1ClB压缩点和队(迅压缩点的三阶交调测试方法，包括将信号源、待测放大器和功率计依次连接；信号源向待测放大器输入功率，并逐步加大输入功率，功率计测量每一输入功率对应的输出功率；根据测量的输入功率和输出功率，确定N1ClB压缩点输入功率(PhldB )和N2dB压缩点输入功率(Ph2dB )油N1ClB压缩点输入功率(piNldB )和N2dB压缩点输入功率(PhlCm )计算输入功率的差值A ;将该差值A代入三阶交调计算公式计算出N1ClB压缩点输入功率与三阶交调点输入功率的功率差值Aiip3 ;以及对该功率差值八11[)3进行修正，得到三阶交调点输入功率值。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果I、本发明提供的基于N1ClB压缩点和N2dB压缩点的三阶交调测试方法，只需要使用一个信号源与一个功率计，从而大幅度降低了测试系统的成本，简化了测试结构，在经过算法的计算后，加上校正值修正从而能保证很高的精度。2、随着微电子技术的发展，测试仪器越来越贵，从而导致测试费用将会越来越高。而本发明提供的基于N1ClB压缩点和N2dB压缩点的三阶交调测试方法，对测试费用的要求很低，从而使得本发明将会有更大的潜力。
图I是双音测试的输入输出频谱图；图2是三阶交调的定义图；图3是现有技术中三阶交调测试的示意图；图4是由放大器输入输出曲线确定及其差值A的的示意图；图5是由放大器输入、增益曲线确定及其差值A的的示意图；图6是依照本发明实施例基于N1ClB压缩点和N2dB压缩点的三阶交调测试的示意图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
首先，对本发明提供的基于N1ClB压缩点和N2dB压缩点的三阶交调测试方法所涉及的术语进行阐述。对于放大器而言，当输入功率处于放大器线性区时输出功率与输入功率保持一个稳定的增益值(Gain)，而当输入功率进入放大器非线性区时输出功率与输入功率的增益值将会小于线性区时的增益值，那么此时的增益值与线性区增益值的差值就等于NdB，这个输入输出功率点就是NdB压缩点。图4和图5从两个不同的方面，用不同的参数表不了这一概念。N1ClB压缩点输入功率(piNldB )与N2dB压缩点输入功率(piNldB )的差值即为A，从图4输入输出功率图和图5输入与增益图可以清楚的看出并计算与理解。将A带入到三阶交调计算公式可算出IIP3与N1ClB压缩点输入功率(P^NldB )的差值Anp3，对该差值Anp3进行修正后可得到三阶交调点输入功率(IIP3)值。在计算的过程中，放大器输入输出数据用于完整的记录放大器从线性区到非线性区的大范围变化数据，在非常宽的范围内测量记录放大器的输入输出功率，从小功率开始测量，从线性区测到非线性区，至少要超过3dB压缩点。根据放大器的输入输出数据，确定N1ClB压缩点和N2dB压缩点，根据其二者的输入功率差值与N1ClB压缩点输入功率代入三阶交调计算公式，计算出三阶交调点输入功率(IIP3)。下面阐述三阶交调计算公式的推导过程。对于放大器而言，其输入信号经过放大后会由于放大器的非线性特性而产生许多高阶信号及其衍生产物，由于数学分析过于复杂的原因，本公式仅考虑到五阶信号为止(这也考虑到了高阶信号中影响最大的四阶信号)。假设放大器的幅度放大倍数为ai，则理想的放大器输出信号V。= B1Vi设输入信号为=Vi = VsCOS (Co t)则实际输出信号为夂=af(I)当输入信号为双音信号时ViZVjcosG^t+coso^t)，代入⑴式中再展开可算
出频率为O1的一阶信号为
权利要求
1.一种基于N1ClB压缩点和N2dB压缩点的三阶交调测试方法，其特征在于，包括 将信号源、待测放大器和功率计依次连接； 信号源向待测放大器输入功率，并逐步加大输入功率，功率计测量每ー输入功率对应的输出功率； 根据测量的输入功率和输出功率，确定N1ClB压缩点输入功率(PhldB )和N2dB压缩点输入功率(PiN1ClB ); 由N1ClB压缩点输入功率(P、碑)和N2dB压缩点输入功率(P、一 )计算输入功率的差值Δ ； 将该差值△代入三阶交调计算公式计算出N1ClB压缩点输入功率与三阶交调点输入功率的功率差值ΛΠΡ3 ;以及 对该功率差值Anp3进行修正，得到三阶交调点输入功率值。
2.根据权利要求I所述的基于N1ClB压缩点和N2dB压缩点的三阶交调测试方法，其特征在于，所述信号源向待测放大器输入功率，并逐步加大输入功率的步骤中，信号源是从-30dBm开始向待测放大器输入功率，并以O. IdBm为间隔逐步加大输入功率。
3.根据权利要求I所述的基于N1ClB压缩点和N2dB压缩点的三阶交调测试方法，其特征在于，所述根据测量的输入功率和输出功率，确定N1ClB压缩点输入功率和N2dB压缩点输入功率的步骤，包括 根据测量的输入功率和输出功率，确定放大器的増益、线性区和非线性区，在非线性区中选择N1ClB压缩点与N2dB压缩点，进而确定N1ClB压缩点输入功率和N2dB压缩点输入功率。
4.根据权利要求I所述的基于N1ClB压缩点和N2dB压缩点的三阶交调测试方法，其特征在于，所述由N1ClB压缩点输入功率(piNldB )和N2dB压缩点输入功率(piN2CiB )计算输入功率的差值Λ的步骤中，输入功率的差值Δ =
5.根据权利要求I所述的基于N1ClB压缩点和N2dB压缩点的三阶交调测试方法，其特征在于，所述将该差值△代入三阶交调计算公式计算出N1ClB压缩点输入功率与三阶交调点输入功率的功率差值Aiip3的步骤中，所述三阶交调计算公式为 其中，Δ = Pk2iffl -PiNidB，/为此时的功率增益小于放大器增益NldB时的输入功率，为此时的功率增益小于放大器增益N2dB时的输入功率。
6.根据权利要求I所述的基于N1ClB压缩点和N2dB压缩点的三阶交调测试方法，其特征在干，所述对该功率差值△ IIP3进行修正，得到三阶交调点输入功率值的步骤中，对该功率差值八^进行修正是采用公式/が“/^^+ム腦+ム^在该功率差值λΠΡ3上再加入修正值Λ Mvise，得到三阶交调点输入功率值，其中AMvise为修正值。
全文摘要
本发明涉及放大器的非线性参数测试技术领域，公开了一种基于N1dB压缩点和N2dB压缩点的三阶交调测试方法，包括将信号源、待测放大器和功率计依次连接；信号源向待测放大器输入功率，并逐步加大输入功率，功率计测量每一输入功率对应的输出功率；根据测量的输入功率和输出功率，确定N1dB压缩点输入功率和N2dB压缩点输入功率；由N1dB压缩点输入功率和N2dB压缩点输入功率计算输入功率的差值Δ；将该差值Δ代入三阶交调计算公式计算出N1dB压缩点输入功率与三阶交调点输入功率的功率差值ΔIIP3；以及对该功率差值ΔIIP3进行修正，得到三阶交调点输入功率值。本发明降低了测试系统的成本，简化了测试结构，在经过算法的计算后，加上校正值修正从而能保证很高的精度。
文档编号G01R31/00GK102628897SQ20111039925
公开日2012年8月8日 申请日期2011年12月5日 优先权日2011年12月5日
发明者于进勇, 张晓飞, 赵志儒, 阎跃鹏 申请人:中国科学院微电子研究所
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