UR5FFR

Интермодуляция. Основные понятия и формулы

При подаче на вход неидеального устройства двухтонального сигнала на выходе помимо исходного сигнала возникают так же продукты интермодуляции различных порядков. Обычно измеряют продукт интермодуляции третьего порядка. Для двух двух тонов с частотами f1 и f2 продукт будет присутствовать на частотах 2*f1-f2 и 2*f2-f1.

Двухтоновый испытательный сигнал имеет равные амплитуды тонов. Говоря о его амплитуде мы будем подразумевать уровень одного из тонов а не суммарную мощность.

Основное правило используемое во всех расчетах - кубический зависимость амплитуды. Например при увеличении уровня двухтонового сигнала на 10dB уровень интермодуляционного продукта увеличится на 30dB.

Точка перехвата третьего порядка, intercept point или IP3 - вычисленное значение уровня двухтонового сигнала при котором уровень интермодуляционного продукта станет ему равный. Различают IP3 по входу и по выходу устройства и обозначают соответственно IIP3 и OIP3. Между собой они связаны соотношением OIP3 = IIP3 + Gain, где Gain - коэффициент усиления устройства.
Надо обращать на тип точки перехвата. Например усилитель умеет OIP3=+25dBm при усилении Gain=20dB. В результате его IIP3=25-20=+5dBm. То есть весьма посредственно.

Измеряют IP3 следующим образом. На вход устройства подают двухтональный сигнал амплитудой P1. Измеряют амплитуду продукта интермодуляции и приводят ее ко входу устройства (вычитают усиление устройства и измерительного прибора/аттенюаторов) - P3.

IIP3 = P1 + (P1-P3)/2 = (3*P1-P3)/2

Измерение IP3 приемного тракта

Итак у нас есть приемник и мы хотим измерить его параметр IP3. Нам потребуется:

1. Двухтональный генератор
2. ГСС к калиброванным выходом и ступенчатым аттенюатором на выходе
3. Аттенюаторы на 6dB, 10dB
4. Любой прибор для измерения уровня переменного низкочастотного напряжения - вольтметр, осциллограф.

Методика измерений.

1. В приемнике отключаем АРУ
2. Подаем на вход приемника сигнал двухтонального генератора.
3. Настраиваем приемник на один из продуктов интермодуляции.
4. Если выходной сигнал приемника находится в области перегрузки/ограничения то включаем между двухтональником и приемником дополнительные аттенюаторы на 6-10dB
5. Фиксируем уровень двухтонального генератора на входе P1 и уровень сигнала на выходе
6. Отключаем двухтональный генератор и подключаем на вход приемника ГСС.
7. Выставляем на ГСС ту же частоту что и частота продукта интермодуляции.
8. Вводя аттенюатор на ГСС и регулирую уровень его выходного сигнала добиваемся чтобы на выходе приемника был такой же уровень сигнала как и при подаче двухтонального сигнала.
9. Считываем с аттенюатора ГСС уровень его выходного сигнала P3
10. Рассчитываем IIP3=P1+(P1-P3)/2

В качестве ГСС с калиброванным выходом удобно использовать Г4-107, который имеет ступенчатый аттенюатор с шагом 1dB и диапазоном ослабления 120dB. Но вполне можно применять и Г4-102, но к нему может потребоваться дополнительный внешний аттенюатор на 30-40dB для расширения диапазона регулировки уровня.

Амплитуду сигнала на выходе удобно контролировать по осциллографу. Так же это позволяет определить нет ли перегрузки тракта.

На постсоветском пространстве бытует методика измерения динамического диапазона описанная Скыпником в статье по его прибору "Динамика". Вкратце она отличается от общепринятой методики, т.к. фиксируется уровень превышения интермодуляционной помехой шумов тракта на 10дб. Так же надо учесть что измерения проводятся в полосе 3кГц.
В тоже время распространенная на западе методика ARRL фиксирует интермодуляционную помеху на уровне шумов (MDS) и оперирует телеграфной полосой в 500Гц.
Так же можно проводить измерение ДД по методике ARRL но для полосы 3кГц (собственно я так и делаю для всех своих схем).
Между всеми тремя методами определения ДД существует точное соответствие:

ARRL(3000Hz) = ARRL(500Hz) - 5,2dB
ARRL(3000Hz) = Скрыпник + 6,66dB
ARRL(500Hz) = Скрыпник + 11,87dB

Зависимость ДД в разных системах от IP3 и чувствительности при SINAD=10dB