请教一个有关IIP3的问题

intercon

原帖由 moorehuang 于 2009-2-15 19:13 发表

                               
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我们通常IIP3的单位都是功率单位，计算级联系统IIP3的时候要把dBm转化为电压为单位，因此和输入输出阻抗都有很大的关系

的确，这个转换挺麻烦的

darius

一个CMOS全集成射频接收机的射频前端的低噪声放大器的噪声系数NF1=3dB，电压增益G1=20dB，混频器的噪声系数NF2=13dB，转换增益G2＝40dB，请问接收机射频前端的噪声系数NF是多少？
这个应该不难计算吧，NF=1+(NF1-1)+ ((NF2-1)/G1)=2+(20-1)/100=2.19 = 3.4dB

zwtang

错了！
NF Friss方程使用有两种前提条件。一种是全部模块都是50ohm匹配，另外一种是级与级之间是功率匹配，非50ohm匹配。
CMOS RFIC只有LNA输入是50ohm匹配，LNA与Mixer之间没有匹配，请问能使用50ohm匹配的NF Friss公式吗？级与级之间是功率匹配也不满足。
似乎无法计算NF???

有兴趣的话，可以使用SpetreRF软件仿真一个系统试试看。

icyfish

个人感觉在RFIC中计算级联系统的NF最直接的方式就是以noise voltage为module指标，将所有module的noise voltage折算到天线口再计算级联系统的NF。
以此为基础 我觉得也可以用级联公式直接计算系统的噪声，就如budget分析一样，但是需要注意的是代入的module的NF必须是以50ohm源阻抗并且module输入端用无噪的电阻匹配，这样得到了module等效输入噪声相对于50ohm的NF，而budget分析全50ohm，功率增益与电压增益相等，和开始以等效输入电压思考的方式就一样了，不知大家怎么看

moorehuang

其实级联的NF在RAZAVI的射频集成电路的书上写得很清除了，我尝试过，仿真结果和计算结果基本一样。

因此咱们还是来讨论一下IIP3吧。

这是我自己做的一个真实的电路：LNA的输入阻抗为58欧姆，输出阻抗500欧姆，连着MIXER的电压增益为20.5dB，IIP3为－10dBm；MIXER的输入阻抗为370欧姆（因此在这里我不认同zwtang的观点，MIXER的输入阻抗远没到无穷大的地步），IIP3为－1dBm。请问此时系统的IIP3有多少呢？

我的计算方法是，首先把IIP3的dBm转化为W的单位，这就是在输入阻抗处产生交调功率。利用V^2/R=P，求出在输入阻抗处产生的交调电压。分别把LNA和MIXER的交调电压和LNA的电压增益带入我们常用的FRIIS公式，得到的是系统总的输入交调电压，然后在转化成W，转化成dBm

我计算出来的级联IIP3为－15.07dBm，但是我仿真的IIP3有接近－20dBm。

请高手指正，应该如何计算才是正确的。

zwtang

如果是CMOS RFIC，Mixer的输入阻抗就应该很大。Mixer的输入阻抗只有370欧姆，难道是Bipolar工艺？

请问Mixer的IIP3为-1dBm是如何仿真得到的？是否是采用50ohm Port进行仿真得到的？

moorehuang

1。用的是CMOS .18的工艺。mixer的370欧姆的输入阻抗是在加上了degeneration inductor后的结果；如果没有电感，输入阻抗只有几十欧姆。不相信的话仿一下就知道了。

2。我的源阻抗为100欧姆，我所有的IIP3仿真都是在100欧姆进行的。

zwtang

能否给出Mixer的电路图?

仿真mixer为什么采用100欧姆? 是由于差分输入的原因吗? 如果是的话，为什么不采用Balun进行变换呢？

我觉得，仿真Mixer的IIP3时的输入负载效应与LNA+Mixer级联情况不一致。

rainheart

原帖由 moorehuang 于 2009-2-17 21:27 发表

                               
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1。用的是CMOS .18的工艺。mixer的370欧姆的输入阻抗是在加上了degeneration inductor后的结果；如果没有电感，输入阻抗只有几十欧姆。不相信的话仿一下就知道了。

2。我的源阻抗为100欧姆，我所有的IIP3仿真都是 ...

不太懂，Mixer 的输入阻抗怎会这样小呢，难道RF信号是在RF驱动级的源极输入的？盼贴图

moorehuang

图贴不上来。MIXER的结构很简单，就是一般的共源放大器结构输入，有源极负反馈电感。

1。我前面所说的阻抗是指阻抗的实部。我不是很明白楼上的和zwtang的意见：MOS管输入阻抗的实部为特征频率wt乘以Ls（源极负反馈电感）。如我前面所说，没有源极负反馈电感的情况下，MOS管输入阻抗的实部是很小的；当有电感的时候，假设管子的特征频率为50G，电感为2nH，此时MOS管的输入阻抗的实部约为100欧姆。因此，MOS管输入阻抗的实部都是很小的。不知道我的理解是否正确。

2。请高手指教：如果在阻抗没有虚部的时候，级联IIP3的仿真结果和计算结果基本吻合，我用rfLib中的理想器件验证过。但问题是，阻抗存在虚部呢？我感觉差别很大，我想关键在于如何计算某交调信号在输入产生的电压。我想问的是，如果把dBm转化为V，对于实部虚部都有的阻抗，应该是算实部，还是实部和虚部的平方再根号？

3。zwtang提到仿真IIP3的源阻抗问题。我尝试了一下，改变源阻抗（50欧姆到5K），IIP3变化在1dB以内。不知道源阻抗对IIP3仿真影响在哪里，希望zwtang指教。

4。以下是我仿真的一个实例。
LNA：源阻抗100欧姆，输入阻抗（0.51-0.62j）*100 ohm = 51-62j，输出阻抗400+300j，带上MIXER负载的增益为19.8dB，IIP3=5.3dBm。
MIXER：输入阻抗423 - 409j，增益10.4dB，IIP3 = -5dBm（在100欧姆源阻抗的时候仿真得到的）。
仿真的级联IIP3为-20.24dBm，计算的为-15.6dBm。差距实在有些大，因此请各位大牛指教！