介紹

非線性是許多函數(shù)的敵人，因?yàn)樗x了良好的比例關(guān)系Vout = K*Vin。K 只是一個(gè)常數(shù)標(biāo)量項(xiàng)。這就是設(shè)計(jì)工程師希望他們的放大器、換能器、傳感接口等獲得的......

對(duì)于RF等某些域，非線性具有其他不利影響，即諧波和互調(diào)產(chǎn)物;那些主要負(fù)責(zé)擾亂有用的數(shù)據(jù)

本討論分為幾篇博客文章，涵蓋了RF元件非線性問(wèn)題的特定觀點(diǎn)。更具體地說(shuō)，RF人員定義一組特定參數(shù)來(lái)評(píng)估組件的線性度水平。諧波、互調(diào)產(chǎn)物 （IMn）、截點(diǎn) （IPn）、1 dB 壓縮點(diǎn) （IPn）、相位噪聲和 ACPR 是最著名的代表。其中，IP3（三階截點(diǎn)）是最受歡迎的一種。

首先是介紹非線性在一般電子功能中的重要性，特別是在射頻部件中的重要性。

為什么線性如此重要？

許多電子設(shè)備的主要目標(biāo)始終是復(fù)制簡(jiǎn)單、易于復(fù)制的理想數(shù)學(xué)函數(shù)。一個(gè)簡(jiǎn)單的例子是一個(gè)電阻器，它設(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。

我們都知道，V = R × I的理想關(guān)系不可能在100%的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)。人們可以接近它，但設(shè)備固有的缺陷和局限性會(huì)導(dǎo)致理想曲線的偏差。當(dāng)信號(hào)（I，V）很大和/或其他條件（如溫度，濕度和壓力）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R盡可能線性，并在很寬的信號(hào)和條件下保持線性。然而，實(shí)際上，電阻在（VI）特性方面具有更復(fù)雜的曲線（圖1中的紅色虛線）。

圖1.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)，線性度會(huì)損壞。

其他需要良好控制線性度的IC元件包括放大器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、VCO、混頻器和功率放大器。使用這些IC，偏離理想的VI關(guān)系會(huì)導(dǎo)致不穩(wěn)定、不符合規(guī)格和干擾。它甚至可能導(dǎo)致故障或破壞設(shè)備和/或整個(gè)系統(tǒng)。

RF中的線性度或非線性度

根據(jù)信號(hào)類別及其動(dòng)態(tài)范圍，定義不同的參數(shù)和方法來(lái)可視化、評(píng)估、測(cè)量和比較實(shí)際設(shè)備的線性特性。

電阻線性度通常以標(biāo)稱值R的%為單位進(jìn)行測(cè)量。這通常足以理解設(shè)備上的電流和電壓引入的誤差。

我們將在后續(xù)的博客文章中看到LNA、混頻器、濾波器、PA和其他組件中的RF功能如何產(chǎn)生非常大的信號(hào)動(dòng)態(tài)，并將諧波、干擾和飽和作為非線性的關(guān)鍵影響引入。已經(jīng)定義了幾個(gè)參數(shù)來(lái)表征輸入和輸出之間的這種非理想關(guān)系：

1dB 壓縮點(diǎn) （CP-1分貝)

壓縮動(dòng)態(tài)范圍 （CDR）

無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍 （SFDR）

脫敏動(dòng)態(tài)范圍 （DDR）

截取順序點(diǎn) n （IPn）

由于上述所有術(shù)語(yǔ)都表明設(shè)備的線性度有多好（或壞），因此它們之間確實(shí)存在關(guān)系。雖然此檢查承認(rèn)上述參數(shù)類，但它只關(guān)注截距點(diǎn)或 IPn（n 可以是 2、3、4 等）。很明顯，IPn（尤其是IP3）最能揭示非線性如何對(duì)有用信號(hào)產(chǎn)生負(fù)面影響。它使干擾直接注入所需的信號(hào)帶寬。因此，無(wú)論其他參數(shù)如何，這里只能關(guān)注IP3性能。因此，簡(jiǎn)而言之，IPn越高，設(shè)備的線性就越強(qiáng)。

可以觀察到，這是大多數(shù)現(xiàn)有RF組件的數(shù)據(jù)表，例如LNA，混頻器，緩沖器

射頻電路的特別關(guān)注是由射頻設(shè)備將頻率用作傳輸工具（即載波）和數(shù)據(jù)/信息內(nèi)容（即調(diào)制/解調(diào)方案）這一事實(shí)引發(fā)的。損壞和干擾直接作用于它們，導(dǎo)致通信錯(cuò)誤。

總結(jié)

這篇博文介紹了什么是線性和非線性及其潛在影響，特別是對(duì)于RF函數(shù)。

審核編輯：郭婷