前面記錄過筆記1dB壓縮點,IIP3,OIP3等基本概念,再記些筆記關(guān)于CIM3的產(chǎn)生機制。
對于放大器或TX通道的非線性,除了可以用1dB壓縮點或者三階交調(diào)IIP3,OIP3等表示,CIM3(Counter Intermodulation)也是非線性的一個量化指標,在LTE,BT等TX發(fā)射時有著重要的影響。如果TX wanted signal的頻率量是LO+BB,那么定義CIM3的頻率分量是LO-3BB;如果TX wanted signal的頻率分量是LO-BB,那么定義CIM3頻率分量為LO+3BB, 由于LO-3BB或LO+3BB在LO附近,不易用濾波器濾除,最終會導致TX的Mask受到影響,在LTE應用中也對RX頻段也帶來了影響。
CIM的主要貢獻來源二種機制,第一種機制是Mixer LO產(chǎn)生的諧波分量3*LO,在Mixer的輸出產(chǎn)生了3LO-BB的信號,這個分量和想要的LO+BB經(jīng)過PA的3階非線性,產(chǎn)生交調(diào)量:(3LO-BB) -2(LO+BB)=LO-3BB,如下圖所示,最終PA的輸出包含了wanted signal LO+BB, 非理想的LO leakage, Image signal, C-IM3, 3HD等,其中LO leakage, Image signal, C-IM3不易濾除。

第二種機制是基帶的3階非線性引起的,基帶產(chǎn)生了3BB的頻率分量,經(jīng)過Mixer的三階非線性,3BB和LO混頻產(chǎn)生LO-3BB,經(jīng)過PA后進一步放大。

如果產(chǎn)生了CIM3分量,并信號需要再經(jīng)過PA放大,則會進一步會產(chǎn)生CIM5和CIM7分量,既下圖中的LO+5BB和LO-7BB; 這是由于PA的三階非線性引起的,PA的三階交調(diào)輸出為:2(LO+BB)-(LO-3BB)=LO+5BB,2(LO-3BB)-(LO+BB)=LO-7BB。

這里有個疑問,如果wantedsignal是LO+BB, 為何CIM3分量是LO-3BB, 而不是LO+3BB,?CIM5分量是LO+5BB, 而不是LO-5BB?CIM7分量是LO-7BB, 而不是LO+7BB?具體到上面二種CIM3產(chǎn)生機制,Mixer的LO諧波和基帶的3階非線性如果生成LO-3BB, 那可以生成LO+3BB的非理想頻率嗎?
這里探討一下,并用公式說明,假設TX采用IQ方式發(fā)射,輸入IQ的基帶信號分別為
,對于第一種CIM3產(chǎn)生機制, Mixer是理想的開關(guān),LO當作是方波(0和1方波),在I路把方波當成偶函數(shù),傅里葉級數(shù)展開:

在Q路當作奇函數(shù),傅里葉級數(shù)展開為:

這里只關(guān)注基波和3次諧波,Mixer輸出基波分量:

Mixer輸出3次諧波分量:

PA的3階非線性導致的CIM分量為(3LO-BB)-2(LO+BB)=LO-3BB,用下面的圖說明這個過程,可以看到CIM3和想要的頻率分量在LO的二側(cè)。


對于第二種CIM來源,假設基帶濾波器增益和三階非線性系數(shù)分別為,濾波器的輸出為:

可見I路的基波和三次諧波符號相同,Q路的基波和三次諧波的符號相反,因此經(jīng)過Mixer后wanted signal和CIM3頻率分量會分別在LO的二側(cè),既CIM3頻率分量為為LO-3BB:

以上總結(jié)一下,可以看到二種典型的CIM機制產(chǎn)生的CIM3和wanted signal在頻域上分布在LO的二側(cè),本質(zhì)上由于無論是LO還是BB頻率,其三階量在I和Q表現(xiàn)的符號是相反的,CIM5和CIM7在LO的哪一側(cè)也可以同理推導出來。
好了,總結(jié)完畢。
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