信号信号分析仪分析仪 TOI 指标指标测试测试方法方法 是德科技应用工程师 王创业 作为工程师在选用信号分析仪时，通常要关注很多技术指标，频率范围、分 析带宽、相位噪声、底噪、谐波、三阶交调等等为了验证这些技术指标，通常 要通过实验测试本文就是针对三阶截止点（Third-order intercept point）测试验 证的文章，以供电子工程师参考！ 1. 1.三三阶阶截截止止点的定义点的定义 IP3 通常用两个输入音频测试，这里所指的音频与我们在低频电子线路的 音频有区别，实际上是两个靠的比较近的射频或微波频率，由式（1）表示： 当两个或多个正弦频率正好落在放大器的带宽内并通过一个非线性放大 时，其输出信号将包括各种频率分量三阶交调分量 2F1-F2，2F2-F1 是非线性 中三次方项产生的，由于落在带宽内，是我们主要关注的非线性产物，见图 1 图 1 输入输出频谱 图 2 反映了基频（一阶交调）与三阶交调增益曲线，当输入功率逐渐增加 到 IIP3 时，基频与三阶交调增益曲线相交，对应的输出功率为 OIP3IIP3 与 OIP3 分别被定义为输入三阶交调截止点（Input Third-order Intercept Point）和输 出三阶交调截止点（Output Third-order Intercept Point） 。
TOI 指标应该包含两部 分，IIP3 和 OIP3如果是接收设备通常是指 IIP3，所以信号分析 TOI 的测试就 是指当仪表测得的三阶信号幅度与基波信号幅度相等时，此时两路输入信号的 功率和的大小 图 2 增益曲线 2 2. . 信号信号分析仪的基本原理分析仪的基本原理 图 3 扫频式频谱仪的原理 图 3 为扫频式频谱仪的原理目前大多数频谱仪都是扫频式和 FFT 式相结 合从上面框图看出，扫频式频谱仪是一个典型的超外差接收机输入信号经过 一个衰减器，再经过低通滤波器到混频器，与来自本振的信号相混频由于混频 器是非线性器件，其输出除了包含两个原始信号之外，还包含它们的谐波以及原 始信号与其谐波的和信号和差信号 若任何一个混频信号落在中频滤波器的通带 内，它都会被进一步处理后面的处理有包络检波、数字化显示斜坡发生器在 屏幕上产生从左到右的水平移动，同时还对本振进行调谐，使本振频率的变化与 斜坡电压成正比非线性的测试主要是验证有源器件、非线性器件和 ADC 的交 调性能，所以，对于扫频式频谱仪 TOI 的测试，需要设置衰减器为 0dB，前置放 大器关闭状态下测试 为了验证测试， 选择Keysight公司通用信号分析仪N9030A， TOI 的典型指标如下。
信号分析仪的 TOI 不仅体现了仪表本身的非线性特性， 还决定了信号分析仪 的动态范围动态范围越高，同时测试大信号和小信号的能力就强 3 3. . 三三阶截止点阶截止点测试测试方法方法 图 4 三阶交调截止点测试框图 为了保证信号分析仪输入的两个单音信号三阶信号足够小， 不至于影响到测 试结果要求两台单独的信号源和 TOI 远远高于信号分析仪的合路器两路信号 经过合路器之后再输入给信号分析仪 同时要保证两台信号源的最大输出功率要 大于 23dBm 为了测试方便， 选用了 N5182B 和 E8267D 两台信号源， 测试频率 500MHz 和 506MHz分别测试两个信号源的功率，分别为 15.54dBm，15.63dBm，功率之和 18.45注意，测试总功率时，仪表的衰减器设置为 36dBm，且两者频率差大于 RBW 的 5 倍 信号 1 信号 2 合 路 器 信号分析仪 在 channel power 模式下，设置 Attenuation36dB，此时交调信号与输入信号 相近或相等但频谱仪测得的信号电平已经严重失真由于可以说明在 500MHz 附件，信号分析仪的 TOI 测得的结果为 18.45，符合厂家给出的指标。