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楼主: darius

请教一个有关IIP3的问题

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发表于 2009-2-15 21:22:51 | 显示全部楼层


原帖由 moorehuang 于 2009-2-15 19:13 发表
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
 楼主| 发表于 2009-2-15 22:03:40 | 显示全部楼层
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G240dB,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
发表于 2009-2-15 22:43:32 | 显示全部楼层
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。
发表于 2009-2-16 16:17:25 | 显示全部楼层
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
发表于 2009-2-16 19:43:31 | 显示全部楼层
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。
发表于 2009-2-17 09:36:29 | 显示全部楼层
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?
发表于 2009-2-17 21:27:04 | 显示全部楼层
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。
发表于 2009-2-17 22:29:26 | 显示全部楼层
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。
发表于 2009-2-17 23:04:44 | 显示全部楼层


原帖由 moorehuang 于 2009-2-17 21:27 发表
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
发表于 2009-2-18 19:49:12 | 显示全部楼层
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!
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