射频与微波测量之失真参数

谐波

一个完美的正弦信号的频谱为一个冲击函数，但是当大信号通过一个器件之后由于失真，信号将不再为一个单音信号，频谱上该信号倍频位置上也会出现信号，这种现象称为谐波失真。简单的来说就是单频信号通过了一个非线性的器件，导致了这个标准正弦波变形了。频谱中原始信号为基波，倍频上出现的信号为谐波，2倍频位置信号称为二次谐波，3倍频位置出现的信号为三次谐波…….在射频通信中谐波失真大意味着该信道的信号将会对其他信道产生影响。

总谐波失真（Total harmonic distortion，THD）

所有谐波功率之和与基波功率之比称为总谐波失真（Total Harmonic Distortion，THD）

互调失真（Intermodulation Distortion，IMD）

两种或多种不同频率的信号通过非线性器件的时候会产生差拍与构成新的频率分量，这种现象叫做互调失真。

虽然谐波失真可以直接表征器件的失真特性，但是谐波频谱往往与基波频谱相距很远，网络的频响很可能会将实际电路中的谐波给过滤掉，导致测量困难。这时可以通过互调失真的测量来表征器件的非线性，通常在测试互调失真的时候我们都是测三阶互调失真，因为三阶互调失真的失真产物就在两个输入信号的左右不远处。比如输入9MHz,10MHz信号时候产生的三阶互调失真就出现在8MHz，11MHz。

对于输入F1,F2两个信号，其产生的不同阶次双音互调失真如下：

互调失真与有意的信号调制（如混频器）的区别在于，信号调试是有意将两个信号输入到一个非线性器件利用器件非线性特性来实现信号调制，而互调失真是我们将信号输入一个非理想的线性器件的时候，器件的非理想性（非线性）导致了互调信号的产生。

三阶截断点（Third-order intercept point，IP3）

谐波功率可以用输出功率或者输出功率与基波的比值表示，比较常用的单位为dBc（与载波相比的功率）。对于大多数器件来说，谐波的功率是随着基波的功率增长而增长的（单位为dB），增长速率与谐波次数成正比，这是谐波的一个重要属性。谐波功率根据阶数不同，按照不同的斜率随基波功率增长，但是这个增长不是无限的，否则从某点开始谐波功率将会超过基波。谐波功率像输出功率一样会饱和，并且永远不会超过输出功率。

如上图所示，在基波和任意一条谐波随输入功率的变化曲线上在功率比较低的区域（此区域大致为线性增长）沿着各自斜率画一条直线的画，那么在某一个功率点上这些直线会相交到同一个点，这个点被称为截距点。二次谐波延长线与基波延长线交点为二阶截断点IP2（Second-order intercept point）、三次谐波延长线与基波延长线交点为三阶截距点IP3（Third-order intercept point）。

交调失真对模拟微波通信来说，会产生邻近信道的串扰，对熟悉微波通信来说，会降低系统的频谱利用率，并使误码率恶化；因此容量越大的系统，要求IP3越高，IP3越高表示线性度越好和更少的失真。

IIP与OIP的区别：前者用输入功率表示，后者用输出功率表示。