Intercept Point

Sali Heine Dezember 20, 2016 I 8 0
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In der Telekommunikation ist ein Intercept Point ein Maß für schwach nichtlinearer Systeme und Geräte, zum Beispiel Empfänger, lineare Verstärker und Mischpulte. Es basiert auf der Idee, dass die Vorrichtung Linearität kann unter Verwendung eines Polynoms niedriger Ordnung durch Taylor-Reihenentwicklung modelliert abgeleitet werden kann. Der Intercept Point betrifft nichtlineare Produkte durch die nichtlineare Term dritter Ordnung auf den linear verstärkte Signal verursacht wird, im Gegensatz zu der zweiter Ordnung Intercept-Punkt, die Terme zweiter Ordnung verwendet.

Der Intercept-Punkt ist ein rein mathematisches Konzept, und nicht zu einem praktisch auftretenden körperlichen Leistungspegel entsprechen. In vielen Fällen liegt sie weit über die Zerstörschwelle des Gerätes.

Begriffsbestimmungen

Zwei verschiedene Definitionen für die Schnittpunkte sind im Einsatz:

  • Basierend auf Oberschwingungen: Das Gerät ist mit einem einzigen Eingangs Ton getestet. Die nicht-linearen Produkte n-ter Ordnung Nichtlinearität verursacht werden am N-fachen der Frequenz des Eingangs Ton.
  • Bezogen auf Intermodulationsprodukte: Das Gerät ist mit zwei Sinustönen mit einer kleinen Frequenzunterschied zugeführt. Die n-te Ordnung Intermodulationsprodukte anschließend bei n mal der Frequenzabstand der Eingangstöne angezeigt. Diese zweifarbige Ansatz hat den Vorteil, dass es nicht auf Breitbandgeräte beschränkt, und wird häufig für Rundfunkempfänger verwendet.

Es ist bemerkenswert, dass diese Definitionen unterscheiden sich um 4,8 dB, so ist darauf zu einem der vorhandenen Gleichungen, Modellen oder Messdaten berücksichtigt werden.

Der Schnittpunkt wird grafisch durch Auftragen der Ausgangsleistung gegenüber der Eingangsleistung sowohl auf logarithmischen Skalen erhalten. Zwei Kurven gezeichnet; eine für das linear verstärkte Signal an einem Eingang Tonfrequenz, eine für ein nichtlineares Produkts. Auf einer logarithmischen Skala übersetzt die Funktion x in eine Gerade mit der Steigung von n ist. Daher wird der linear verstärkte Signal eine Steigung von 1. Ein dritter Ordnung nicht linearen Produkt um 3 dB an der Macht zu erhöhen wird, wenn die Eingangsleistung um 1 dB angehoben aufweisen.

Beide Kurven sind mit geraden Linien der Steigung 1 und n erweitert. Der Punkt, wo die Kurven schneiden ist der Schnittpunkt. Es kann von den Eingangs- oder Ausgangsstromachse gelesen werden, was zu einer Eingangs- oder Ausgangs Intercept-Punkt auf.

Eingangs- und Ausgangsschnittpunkt unterscheiden sich durch die Kleinsignalverstärkung des Gerätes.

Praktische Überlegungen

Das Konzept der Intercept-Punkt auf der Annahme eines schwach nichtlinearen Systems basiert, dh höherer Ordnung nichtlinearen Terme klein genug sind, vernachlässigbar zu sein. In der Praxis kann die leicht nichtlinear Annahme nicht für das obere Ende der Eingangsspannungsbereich zu halten, sei es bei der Messung oder während der Verwendung des Verstärkers. Als Folge davon wird gemessen oder simulierten Daten von der idealen Steigung n abweichen. Der Intercept-Punkt entsprechend seiner Grunddefinition sollte durch Ziehen der Geraden mit der Steigung 1 und n durch die Messdaten auf der kleinstmöglichen Sendeleistung ermittelt werden. Es ist ein häufiger Fehler, um Schnittpunkte entweder durch Ändern der Steigung der Geraden, und Anpassung an Punkten gemessen bei einer zu hohen Leistungspegel abzuleiten. In bestimmten Situationen kann eine derartige Maßnahme nützlich sein, aber es ist nicht ein Schnittpunkt gemäß Definition. Sein Wert hängt von den Messbedingungen, die dokumentiert werden müssen, während die IP nach Definition ist meist eindeutig; obwohl es einige Abhängigkeit von der Frequenz und Tonabstand, abhängig von der Physik der Vorrichtung unter Test.

Eine der nützlichen Anwendungen der Intercept Point dritter Ordnung in der Regel-of-thumb Maßnahme zur nicht-linearen Produkten zu schätzen. Es kann gesehen werden, dass der Abstand zwischen zwei Geraden mit Steigungen von 3 und 1 schließt mit der Steigung 2.

Beispielsweise sei angenommen, eine Vorrichtung mit einem eingangsbezogene Intercept Point von 10 dBm mit einem Testsignal von -5 dBm angetrieben. Diese Macht ist 15 dB unter dem Schnittpunkt, also nichtlineare Produkte werden bei ca. 2x15 dB unter dem Testsignalleistung am Ausgang des Geräts angezeigt.

Eine Regel-of-Daumen, die für viele lineare Hochfrequenzverstärker hält ist, dass der 1 dB-Kompressionspunkt fällt etwa 10 dB unterhalb der Intercept-Punkt dritter Ordnung.

Theorie

Der Intercept Point ist eine Eigenschaft des Gerätes Übertragungsfunktion O. Diese Übertragungsfunktion bezieht sich das Ausgangssignal Spannungspegel an den Eingangssignalspannungspegel. Wir gehen von einem "linear" Gerät mit einer Übertragungsfunktion, deren kleine Signalform kann in Form einer Potenzreihe nur ungerade Begriffe enthält, ausgedrückt werden, so dass die Übertragungsfunktion eine ungerade Funktion der Eingangssignalspannung, dh O = -O. Wo die Signale, die durch das eigentliche Gerät moduliert sinusförmige Spannungsverläufe können Gerätenichtlinearitäten in Hinblick darauf, wie sie einzelne sinusförmige Signalkomponenten beeinflussen ausgedrückt werden. Zum Beispiel, sagen das Eingangsspannungssignal ist die Sinuswelle

und die Geräteübertragungsfunktion ein Ausgangssignal mit der Form

wobei G die Verstärkung des Verstärkers und D3 kubischen Verzerrungen. Wir können die erste Gleichung in die zweite zu ersetzen und mit Hilfe der trigonometrischen Identität

erhalten wir die Geräteausgangsspannung Wellenform

Die Ausgangswellenform enthält die ursprüngliche Wellenform, cos, sowie eine neue harmonische tigen, cos, dritter Ordnung. Der Koeffizient der cos Harmonische beiden Begriffe, eines, das sich linear mit V und eine, die mit der dritten Potenz V. Tatsächlich variiert variiert der Koeffizient cos nahezu die gleiche Form wie der Übertragungsfunktion bis auf den Faktor ¾ auf die Kubiktigen. Mit anderen Worten, wie Signalpegel V erhöht wird, wird der Pegel des cos Begriff in der Ausgabe irgendwann einpendelt, ähnlich wie die Übertragungsfunktion einpendelt. Natürlich werden die Koeffizienten der Harmonischen höherer Ordnung als der Koeffizient der cos tige einpendelt erhöhen.

Beschränken wir jetzt unsere Aufmerksamkeit auf den Teil des cos Koeffizienten, der linear mit V variiert, und dann fragen wir uns, was Eingangsspannungspegel, V, werden die Koeffizienten der ersten und der dritten Ordnung Begriffe gleiche Größen, so finden wir, dass diese passiert, wenn

das ist der Intercept Point. So sehen wir, dass die TOI Eingangsleistungspegel ist einfach 4/3 mal das Verhältnis der Verstärkung und der kubischen Verzerrungen Begriff in der Geräteübertragungsfunktion. Je kleiner die kubische Term ist in Bezug auf die Verstärkung ist, desto höher die TOI ist, was deutlich macht Sinn, desto linearer ist die Vorrichtung und. TOI, wobei zu der Größe des Eingangsspannungswellenform quadriert verwandt ist, ist eine Strommenge, die typischerweise in Milliwatt gemessen. Die TOI ist immer über Betriebsleistungsstufen, weil die Ausgangsleistung sättigt vor Erreichen dieser Ebene.

TOI ist eng an den Verstärker "1 dB-Kompressionspunkt", der als der Punkt, an dem der Gesamtkoeffizient der cos Dauer beträgt 1 dB unterhalb der linearen Teils dieser Koeffizienten definiert ist verwandt. Wir können die 1-dB-Kompressionspunkt zum TOI wie folgt beziehen. Seit 1 dB = 20 log 10 1.122, können wir sagen, in einem Spannungsgefühl, dass die 1-dB-Kompressionspunkt tritt auf, wenn

oder

oder

In einem Leistungs Sinne ein Faktor von 0,10875 entspricht -9,636 dB, so dass durch diese ungefähre Analyse erfolgt die 1-dB-Kompressionspunkt etwa 9,6 dB unter dem TOI.

Recall: Dezibel-Zahl = 10 dB × log10 = 20 dB × log10.

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