IP3規(guī)范：什么線性如此重要？

IP3是一個眾所周知的參數(shù)，用于衡量射頻（RF）功能和組件的線性度。本教程將使用基本的數(shù)學(xué)和圖形來解釋IP3的生成方式以及其值如何與基本量（例如設(shè)備的輸入和輸出功率）相關(guān)聯(lián)。它將解釋為什么在評估高性能時(shí)，高IP3（因此，高線性度）如此重要的原因。最后，它將討論一些高性能模擬IC，其中線性度（高IP3）是其良好性能的基本衡量指標(biāo)。

介紹

本文將解釋攔截點(diǎn)（IP）規(guī)范的起源和目的。這些規(guī)范簡稱為IPn，它表示“階數(shù)為n的截點(diǎn)”，其中n是從2開始的整數(shù)。IPn是諸如低噪聲放大器（LNA）的電子設(shè)備中良好線性的指標(biāo)，射頻（RF）混頻器或功率放大器（PA）。

由于IPn由“虛擬”參數(shù)組成（即，這些值實(shí)際上是從其他規(guī)范中定義的），因此它們的值和外推法通常仍然含糊不清。誠然，許多電子書或教程都對IPn規(guī)范如何與輸入/輸出功率，功率增益和壓縮點(diǎn)相關(guān)聯(lián)進(jìn)行了一些描述。但是，這些參考書僅對IPn規(guī)范及其來源提供了極少，沒有或不完整的解釋。

如今，可以以最高的線性度（因此具有出色的IP3），先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)以及經(jīng)過驗(yàn)證的RF工藝（如硅鍺（SiGe）技術(shù)）來構(gòu)建LNA，混頻器和VCO等集成功能。設(shè)計(jì)目標(biāo)是在不犧牲電流消耗（偏置電路），增益和尺寸的情況下獲得最高的IP3。實(shí)際上，描述最多5個IPn階，最終是7個IPn階可能很重要。然而，今天，在描述敏感設(shè)備的正常操作時(shí)，“ 3級”（IP3）占主導(dǎo)地位。

為什么線性如此重要？
許多電子設(shè)備的主要目標(biāo)一直是復(fù)制簡單，易于再現(xiàn)的理想數(shù)學(xué)函數(shù)。一個簡單的例子就是電阻器，該電阻器設(shè)計(jì)用于再現(xiàn)電壓和電流（VI）之間的線性關(guān)系。電阻只是VI響應(yīng)的斜率。

眾所周知，V = R×I的理想關(guān)系不可能在100％的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)?？梢圆捎眠@種方法，但是設(shè)備的固有缺陷和局限性會導(dǎo)致理想曲線出現(xiàn)偏差。當(dāng)信號（I，V）很大和/或其他條件（例如溫度，濕度和壓力）發(fā)生變化時(shí)，尤其如此。為了補(bǔ)償這些固有偏差，我們希望電阻器R盡可能線性，并在寬范圍的信號和條件下保持不變。然而，實(shí)際上，電阻器的（VI）特性曲線更為復(fù)雜（圖1中的紅色虛線）。

紅色虛線表示實(shí)際（不完美）電阻。當(dāng)I和V曲線變大時(shí)，線性會損壞。

其他要求線性度良好控制的IC組件包括放大器，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，VCO，混頻器和功率放大器。使用這些IC，與理想VI關(guān)系的偏離會導(dǎo)致不穩(wěn)定，不符合規(guī)格以及產(chǎn)生干擾。它甚至可能導(dǎo)致故障或損壞設(shè)備和/或整個系統(tǒng)。

編輯：hfy