介紹

非線性是許多函數(shù)的敵人，因為它偏離了良好的比例關(guān)系Vout = K*Vin。K 只是一個常數(shù)標量項。這就是設(shè)計工程師希望他們的放大器、換能器、傳感接口等獲得的......

對于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;那些主要負責擾亂有用的數(shù)據(jù)

本討論分為幾篇博客文章，涵蓋了RF元件非線性問題的特定觀點。更具體地說，RF人員定義一組特定參數(shù)來評估組件的線性度水平。諧波、互調(diào)產(chǎn)物 （IMn）、截點 （IPn）、1 dB 壓縮點 （IPn）、相位噪聲和 ACPR 是最著名的代表。其中，IP3（三階截點）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)備的主要目標始終是復制簡單、易于復制的理想數(shù)學函數(shù)。一個簡單的例子是一個電阻器，它設(shè)計用于再現(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%的時間內(nèi)實現(xiàn)。人們可以接近它，但設(shè)備固有的缺陷和局限性會導致理想曲線的偏差。當信號（I，V）很大和/或其他條件（如溫度，濕度和壓力）變化時尤其如此。為了補償這些固有偏差，我們希望電阻R盡可能線性，并在很寬的信號和條件下保持線性。然而，實際上，電阻在（VI）特性方面具有更復雜的曲線（圖1中的紅色虛線）。

圖1.紅色虛線表示實際（不完美）電阻。當 I 和 V 曲線變大時，線性度會損壞。

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)系會導致不穩(wěn)定、不符合規(guī)格和干擾。它甚至可能導致故障或破壞設(shè)備和/或整個系統(tǒng)。

RF中的線性度或非線性度

根據(jù)信號類別及其動態(tài)范圍，定義不同的參數(shù)和方法來可視化、評估、測量和比較實際設(shè)備的線性特性。

電阻線性度通常以標稱值R的%為單位進行測量。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)生非常大的信號動態(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)定義了幾個參數(shù)來表征輸入和輸出之間的這種非理想關(guān)系：

1dB 壓縮點 （CP-1分貝)

壓縮動態(tài)范圍 （CDR）

無雜散動態(tài)范圍 （SFDR）

脫敏動態(tài)范圍 （DDR）

截取順序點 n （IPn）

由于上述所有術(shù)語都表明設(shè)備的線性度有多好（或壞），因此它們之間確實存在關(guān)系。雖然此檢查承認上述參數(shù)類，但它只關(guān)注截距點或 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有用信號產(chǎn)生負面影響。它使干擾直接注入所需的信號帶寬。因此，無論其他參數(shù)如何，這里只能關(guān)注IP3性能。因此，簡而言之，IPn越高，設(shè)備的線性就越強。

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）這一事實引發(fā)的。損壞和干擾直接作用于它們，導致通信錯誤。

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，特別是對于RF函數(shù)。

審核編輯：郭婷