原文标题:放大器 | P1dB的级联公式

今天有同学在后台问我,知不知道计算级联P1dB的公式。看到这个问题的时候,我第一感觉,就是没见过这个公式啊。

 

不了解这个公式,主要有以下几点原因:

 

(1) P1dB压缩点,主要和末级放大器的P1dB压缩点相关;所以,如果前级放大器未在末级放大器之前压缩,就可以把末级放大器的P1dB压缩点作为整个链路的P1dB压缩点。

 

(2) 在接收链路中,抗干扰性主要和IP3(三阶交调截点)有关,而不会和P1dB压缩点联系起来。

 

(3) 在各种书籍中,只见过IP3的级联公式,没有见过P1dB的级联公式。

 

不过,在互联网上搜索,还是能找着相关内容的。

 

什么是P1dB和IP3?

 

放大器在工作在线性状态时,其在固定频率处的增益是不变的;但是随着输入功率的增加,放大器开始进入非线性状态,增益开始压缩,当实际增益比线性增益下降1dB时,我们称该点为P1dB压缩点。

 

因放大器有输入输出端,P1dB压缩点由分为输入P1dB压缩点和输出P1dB压缩点。

 

放大器工作在非线性状态时,当输入两个单音信号时,其三阶交调产物会随着输入功率的增加而增大,而且输入功率增加1dB,三阶互调产物增加3dB;其增加的速度要大于基波增加的速度。随着输入功率的增加,基波的幅度会被三阶互调产物的幅度追上,两者相交的点即定义为三阶交调截点(IP3)。

 

同样,因放大器有输入输出端,IP3分为输入IP3和输出IP3.

 

 

在有的书籍中,指出一般情况下,IP3会比P1dB高10~15dB。但这只是经验值,具体还要看放大器厂家的手册。我记得的特例,就是avago(现在已叫broadcom)的MGA68563,其OP1dB点和OIP3点在某些频率点基本是相等的。

 

P1dB和IP3的级联公式

 

假设有一两级的电路,增益和输出三阶交调截点分别为G1、OIP1以及G2、OIP2.

 

 

则整个级联电路的OIP3为:

 

其中,上面的值均为线性值,就是需要把dB值换算成线性值。

 

P1dB的级联公式

 

P1dB的级联公式,可以由以下两种方法来估计:

 

(1) 直接套用OIP3的级联公式,用IP1dB来代替OIP3。

 

即  

 

(2) 先用OIP3的级联公式计算出链路的OIP3,然后用经验值,将OIP3减去相差值(比如10.6),得出OP1dB点。

 

举个例子,我们直接套用OIP3的级联公式来计算IP1dB。

 

如下图所示。

 

 

可以看到,当第一级增益为20dB、OP1dB为18.8dBm,第二级增益为14dB、OP1dB为22.3dBm时,算得到的级联OP1dB为21.9dBm

 

ADI的链路计算软件,可以得到OP1dB为20.9dBm,差别不是很大。

 

 

参考文献:

http://www.rfcafe.com/references/electrical/p1db.htm

 

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