Stima della distorsione da intermodulazione

La probabilità che si verifichi una cancellazione o un’amplificazione dei prodotti di intermodulazione è molto elevata quando il DUT e l’analizzatore di spettro hanno TOI simili.

L’effettiva ampiezza della PΔ del DUT è distorta dal contributo dell’analizzatore. Risulta quindi compito dell’operatore determinare il livello di attenuazione di ingresso adeguato per ridurre l’errore causato dal contributo dello strumento.

Negli esempi precedenti, il TOI misurato del R&S FSQ26 era pari a 15 dBm e quello del DUT 10 dBm.

L’equazione [2] può essere utilizzata per calcolare le ampiezze dei prodotti di intermodulazione PΔ .

Prendendo ad esempio un’ampiezza di ingresso di -10 dBm, l'analizzatore di spettro R&S FSQ26 genera dei prodotti di intermodulazione con PΔ,SA= 50 dB (TOI = 15 dBm) e il DUT possiede PΔ,DUT = 40 dB (TOI = 10 dBm).

Un tono di intermodulazione dovuto all’analizzatore che sia solo 10 dB sotto i prodotti del DUT è sufficiente per portare ad un’interferenza significativa, costruttiva o distruttiva a seconda della relazione di fase.

Fig. 8: lo zoom mostra la differenza tra l’ampiezza del tono di intermodulazione dell’analizzatore e del DUT

Quando i prodotti di intermodulazione del DUT e dell’analizzatore interferiscono, l’ampiezza dell’errore risultante è data da

[5] 

dove d è la differenza di ampiezza in dB tra I prodotti dell’analizzatore e quelli del DUT, ovvero pari a -10 dB nel caso dell’esempio riportato sopra (vedi figura 8).

Per i prodotti in fase, i termini nella parentesi nell’equazione [5] si sommano mentre quando hanno fase opposta si sottraggono.

Con riferimento all’esempio precedente (assumendo la cancellazione dovuta a fasi opposte) si ottiene:

ovvero che l’ampiezza dei prodotti di intermodulazione del DUT è 3,3 dB più bassa di quanto atteso.

Per evitare interferenze la potenza in ingresso al primo mixer deve essere opportunamente ridotta, incrementando l’attenuazione in ingresso.

Ad esempio, aggiungendo 10 dB di attenuazione, la P_in si riduce a -20 dBm e P_Δ,SA = 70 dB. P_Δ,DUT rimane a 40 dB ed ora i prodotti di intermodulazione dovuti all’analizzatore di spettro sono 30 dB sotto a quelli del DUT e l’errore si riduce a:

Dato il massimo errore di ampiezza tollerabile eA in una certa applicazione, è possibile calcolare:

● Per la somma: 

● Per la differenza: 

Le P_Δ per il DUTe l’analizzatore possono quindi venir calcolate tramite l’equazione [2]. Se la differenza d_curr=P_Δ,SA – P_Δ,DUT è inferiore a d_goal , anche l’intensità al mixer deve essere ridotta per ridurre i prodotti di intermodulazione dell’analizzatore.

Di conseguenza la potenza di lavoro ottima trasla a valori più bassi, esprimibili con un TOI efficace ridotto di d_goal/2.

[6] 

Ad esempio, con d_goal = 30 dB, d_curr = 10 dB e TOI = 15 dBm, il TOI efficace risulta pari a 0 dBm.

Il diagramma della gamma dinamica cambia conseguentemente (figura 3). La specifica sull'errore di ampiezza traslerà la curva dei prodotti del terzo ordine in alto di un fattore pari a d_goal e la potenza ottima di lavoro del mixer scenderà. Tale variazione tuttavia riduce la gamma dinamica.

Questo quindi rende cruciali le specifiche di gamma dinamica dell’analizzatore. Gli strumenti con una gamma  dinamica maggiore saranno più adatti per convivere con tale riduzione.

L’attenuazione aggiuntiva che è necessaria per ridurre l’ampiezza al mixer risulta quindi

[7] 

pari a 10 dB nell’esempio precedente.