IP3规范：什么线性如此重要？

IP3是一个众所周知的参数，用于衡量射频（RF）功能和组件的线性度。本教程将使用基本的数学和图形来解释IP3的生成方式以及其值如何与基本量（例如设备的输入和输出功率）相关联。它将解释为什么在评估高性能时，高IP3（因此，高线性度）如此重要的原因。最后，它将讨论一些高性能模拟IC，其中线性度（高IP3）是其良好性能的基本衡量指标。

介绍

本文将解释拦截点（IP）规范的起源和目的。这些规范简称为IPn，它表示“阶数为n的截点”，其中n是从2开始的整数。IPn是诸如低噪声放大器（LNA）的电子设备中良好线性的指标，射频（RF）混频器或功率放大器（PA）。

由于IPn由“虚拟”参数组成（即，这些值实际上是从其他规范中定义的），因此它们的值和外推法通常仍然含糊不清。诚然，许多电子书或教程都对IPn规范如何与输入/输出功率，功率增益和压缩点相关联进行了一些描述。但是，这些参考书仅对IPn规范及其来源提供了极少，没有或不完整的解释。

如今，可以以最高的线性度（因此具有出色的IP3），先进的设计技术以及经过验证的RF工艺（如硅锗（SiGe）技术）来构建LNA，混频器和VCO等集成功能。设计目标是在不牺牲电流消耗（偏置电路），增益和尺寸的情况下获得最高的IP3。实际上，描述最多5个IPn阶，最终是7个IPn阶可能很重要。然而，今天，在描述敏感设备的正常操作时，“ 3级”（IP3）占主导地位。

为什么线性如此重要？
许多电子设备的主要目标一直是复制简单，易于再现的理想数学函数。一个简单的例子就是电阻器，该电阻器设计用于再现电压和电流（VI）之间的线性关系。电阻只是VI响应的斜率。

众所周知，V = R×I的理想关系不可能在100％的时间内实现。可以采用这种方法，但是设备的固有缺陷和局限性会导致理想曲线出现偏差。当信号（I，V）很大和/或其他条件（例如温度，湿度和压力）发生变化时，尤其如此。为了补偿这些固有偏差，我们希望电阻器R尽可能线性，并在宽范围的信号和条件下保持不变。然而，实际上，电阻器的（VI）特性曲线更为复杂（图1中的红色虚线）。

红色虚线表示实际（不完美）电阻。当I和V曲线变大时，线性会损坏。

其他要求线性度良好控制的IC组件包括放大器，数据转换器，VCO，混频器和功率放大器。使用这些IC，与理想VI关系的偏离会导致不稳定，不符合规格以及产生干扰。它甚至可能导致故障或损坏设备和/或整个系统。

编辑：hfy