การบิดเบือนการทำงานของเครื่องส่งสัญญาณคืออะไร?
ในฐานะซัพพลายเออร์เครื่องส่งสัญญาณฉันมักจะพบคำถามจากลูกค้าเกี่ยวกับด้านเทคนิคที่หลากหลายของเครื่องส่งสัญญาณและอีกหัวข้อหนึ่งที่เกิดขึ้นบ่อยครั้งคือการบิดเบือนการทำงานร่วมกัน ในโพสต์บล็อกนี้ฉันจะเจาะลึกลงไปในการบิดเบือนความผิดเพี้ยนระหว่างกันคือเหตุใดจึงมีความสำคัญและมันจะส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพของเครื่องส่งสัญญาณอย่างไร
ทำความเข้าใจการบิดเบือนการผสมผสานระหว่างกัน
Intermodulation Distortion (IMD) เกิดขึ้นเมื่อสัญญาณสองสัญญาณหรือมากกว่าของความถี่ที่แตกต่างกันโต้ตอบภายในอุปกรณ์ที่ไม่ใช่เชิงเส้นเช่นเครื่องส่งสัญญาณ ในระบบเชิงเส้นที่สมบูรณ์แบบเอาต์พุตจะเป็นผลรวมอย่างง่ายของสัญญาณอินพุตแต่ละอันยังคงความถี่และแอมพลิจูดดั้งเดิม อย่างไรก็ตามในเครื่องส่งสัญญาณจริง - โลกซึ่งไม่เป็นเส้นตรงในระดับหนึ่งความถี่ใหม่จะถูกสร้างขึ้นอันเป็นผลมาจากการโต้ตอบระหว่างสัญญาณอินพุต
ทางคณิตศาสตร์เมื่อสัญญาณอินพุตสองสัญญาณที่มีความถี่ (F_1) และ (F_2) มีอยู่ในระบบที่ไม่ใช่เชิงเส้นผลิตภัณฑ์ IMD จะถูกสร้างขึ้นที่ความถี่ (MF_1 \ PM NF_2) โดยที่ (M) และ (N) ไม่ใช่จำนวนเต็มลบ ผลิตภัณฑ์ที่ได้รับการพิจารณามากที่สุดคือผลิตภัณฑ์ IMD ที่สาม - คำสั่งซื้อ intermodulation (IM3) ซึ่งเกิดขึ้นที่ความถี่ (2F_1 - F_2) และ (2F_2 - F_1) ผลิตภัณฑ์ลำดับที่สามเหล่านี้มีความกังวลเป็นพิเศษเพราะมักจะอยู่ใกล้กับความถี่ของสัญญาณอินพุตดั้งเดิมและอาจทำให้เกิดการรบกวน
เหตุใดการบิดเบือนความผิดปกติ
สัญญาณรบกวนเป็นเหตุผลหลักว่าทำไมการบิดเบือนการทำงานระหว่างกันเป็นปัญหาที่สำคัญในการออกแบบเครื่องส่งสัญญาณและการทำงาน ในระบบการสื่อสารสัญญาณหลายสัญญาณมักจะถูกส่งพร้อมกันในแถบความถี่ปิด หากผลิตภัณฑ์ IMD อยู่ในช่วงความถี่ของสัญญาณที่ต้องการพวกเขาสามารถลดระดับสัญญาณ - ต่อ - อัตราส่วนเสียงรบกวน (SNR) ลดคุณภาพของข้อมูลที่ส่งและแม้กระทั่งทำให้เกิดการสูญเสียสัญญาณอย่างสมบูรณ์ในกรณีที่รุนแรง
ตัวอย่างเช่นในสถานีฐานการสื่อสารไร้สายจะใช้ผู้ให้บริการหลายรายเพื่อให้บริการผู้ใช้ที่แตกต่างกัน ผลิตภัณฑ์ IMD ที่สร้างขึ้นในเครื่องส่งสัญญาณสามารถรบกวนผู้ให้บริการรายอื่นนำไปสู่การโทรที่ลดลงอัตราการถ่ายโอนข้อมูลช้าและประสบการณ์ผู้ใช้ที่ไม่ดี นอกจากนี้ในการใช้ดาราศาสตร์วิทยุหรือแอปพลิเคชันการวัดทางวิทยาศาสตร์แม้กระทั่ง IMD จำนวนเล็กน้อยสามารถทำให้ข้อมูลที่ถูกรวบรวมได้ทำให้การวิเคราะห์ถูกต้องเป็นไปไม่ได้
ปัจจัยที่มีผลต่อการบิดเบือนการเปลี่ยนแปลงในเครื่องส่งสัญญาณ
มีหลายปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อระดับของการบิดเบือน intermodulation ในเครื่องส่งสัญญาณ หนึ่งในปัจจัยที่สำคัญที่สุดคือความไม่เป็นเส้นตรงของระยะแอมพลิฟายเออร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งแอมพลิฟายเออร์พลังงานเป็นแหล่งสำคัญของ IMD เนื่องจากทำงานในระดับพลังงานสูงและได้รับการออกแบบมาเพื่อจัดการสัญญาณอินพุตขนาดใหญ่ ลักษณะการถ่ายโอนเชิงเส้นที่ไม่ใช่เชิงเส้นของแอมพลิฟายเออร์สามารถทำให้เกิดการโต้ตอบระหว่างสัญญาณอินพุตและสร้างผลิตภัณฑ์ IMD
ระดับสัญญาณอินพุตยังมีบทบาทสำคัญ เมื่อพลังงานอินพุตเพิ่มขึ้นพฤติกรรมที่ไม่เป็นเส้นตรงของเครื่องส่งสัญญาณจะเด่นชัดมากขึ้นและผลิตภัณฑ์ IMD จะเพิ่มขึ้นในอัตราที่เร็วกว่าสัญญาณที่ต้องการ นี่คือเหตุผลที่เครื่องส่งสัญญาณมักจะมีช่วงกำลังไฟอินพุตที่ระบุซึ่งรับประกันประสิทธิภาพของ IMD
การออกแบบและคุณภาพของส่วนประกอบที่ใช้ในเครื่องส่งสัญญาณอาจส่งผลกระทบต่อ IMD ตัวอย่างเช่นประเภทของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์เค้าโครงของแผงวงจรและคุณภาพของส่วนประกอบแฝงเช่นตัวกรองและเครือข่ายการจับคู่ความต้านทานทั้งหมดสามารถส่งผลกระทบต่อความไม่เป็นเส้นตรงของระบบ
การวัดการบิดเบือน
มีวิธีการหลายวิธีในการวัดการบิดเบือน intermodulation ในเครื่องส่งสัญญาณ วิธีการทั่วไปอย่างหนึ่งคือการใช้การทดสอบสองโทน ในการทดสอบนี้สัญญาณไซน์สองสัญญาณที่มีความถี่ (F_1) และ (F_2) ถูกนำไปใช้กับอินพุตของเครื่องส่งสัญญาณและการวิเคราะห์เอาต์พุตโดยใช้เครื่องวิเคราะห์สเปกตรัม เครื่องวิเคราะห์สเปกตรัมสามารถแสดงแอมพลิจูดของสัญญาณอินพุตและผลิตภัณฑ์ IMD ช่วยให้การวัดอัตราส่วน IMD ซึ่งโดยทั่วไปจะแสดงในเดซิเบล (DBC) เทียบกับกำลังของสัญญาณอินพุต
อีกวิธีหนึ่งคือการใช้การทดสอบหลายโทนซึ่งมีสัญญาณอินพุตมากกว่าสองสัญญาณ วิธีนี้สามารถให้การประเมินประสิทธิภาพของ IMD ที่สมจริงยิ่งขึ้นในสภาพแวดล้อมของผู้ให้บริการหลายตัว อย่างไรก็ตามมันมีความซับซ้อนมากขึ้นและต้องใช้อุปกรณ์ทดสอบที่ซับซ้อนมากขึ้น
ลดการบิดเบือนการผสมระหว่างเครื่องส่งสัญญาณ
ในฐานะซัพพลายเออร์เครื่องส่งสัญญาณเราใช้เวลาหลายขั้นตอนเพื่อลดการบิดเบือนการทำงานร่วมกันในผลิตภัณฑ์ของเรา หนึ่งในกลยุทธ์หลักคือการใช้เทคนิคการทำให้เป็นเส้นตรงในการออกแบบเครื่องขยายเสียง ตัวอย่างเช่น predistortion เป็นวิธีที่ได้รับความนิยมซึ่งมีการแทรกวงจรเชิงเส้นตรงก่อนที่แอมพลิฟายเออร์กำลังจะชดเชยความไม่เป็นเส้นตรง วงจรการบิดเบือนล่วงหน้านี้ใช้ฟังก์ชั่นการถ่ายโอนเชิงเส้นผกผันกับสัญญาณอินพุตทำให้ระบบโดยรวมเป็นเส้นตรงและลด IMD ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
อีกวิธีหนึ่งคือการใช้ส่วนประกอบที่มีคุณภาพสูงและการออกแบบวงจรอย่างระมัดระวัง โดยการเลือกเซมิคอนดักเตอร์ที่มีการบิดเบือนต่ำโดยใช้การจับคู่ความต้านทานที่เหมาะสมและการใช้การกรองที่มีประสิทธิภาพเราสามารถลดความไม่เป็นเชิงเส้นของเครื่องส่งสัญญาณและลดการสร้างผลิตภัณฑ์ IMD ให้น้อยที่สุด
นอกจากนี้เรายังทำการทดสอบและสอบเทียบอย่างเข้มงวดในระหว่างกระบวนการผลิตเพื่อให้แน่ใจว่าเครื่องส่งสัญญาณแต่ละตัวตรงตามข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพ IMD ที่ระบุ
แอปพลิเคชันและผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวข้อง
เครื่องส่งสัญญาณของเราใช้ในการใช้งานที่หลากหลายตั้งแต่การควบคุมกระบวนการอุตสาหกรรมไปจนถึงการสื่อสารไร้สาย สำหรับการใช้งานการวัดน้ำเรานำเสนอเครื่องส่งสัญญาณแรงดันด้วยโปรโตคอลฮาร์ตสำหรับการวัดน้ำ- เครื่องส่งสัญญาณนี้ใช้เทคโนโลยีขั้นสูงเพื่อให้การวัดความดันที่แม่นยำและเชื่อถือได้ในขณะที่ยังลดการบิดเบือนการทำงานร่วมกันเพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานที่มั่นคง
สำหรับแอปพลิเคชันที่ต้องการมาตรวัดที่เสถียรหรือการวัดความดันแบบสัมบูรณ์พร้อมเอาต์พุตสัญญาณดิจิตอลของเรามาตรวัดที่เสถียรหรือเครื่องส่งสัญญาณความดันสัมบูรณ์พร้อมเอาต์พุตสัญญาณดิจิตอลเป็นตัวเลือกที่ยอดเยี่ยม ได้รับการออกแบบด้วยส่วนประกอบที่มีคุณภาพสูงและอัลกอริทึมการประมวลผลสัญญาณขั้นสูงเพื่อลด IMD และให้การอ่านความดันที่แม่นยำและมีเสถียรภาพ
ในแอปพลิเคชันการวัดการไหลของเราเครื่องส่งสัญญาณแรงดันที่แตกต่างกับเครื่องวัดการไหลของหน้าแปลนเดี่ยวหรือคู่เป็นวิธีแก้ปัญหาที่เชื่อถือได้ มันสามารถวัดความดันที่แตกต่างอย่างถูกต้องในองค์ประกอบการไหลและการออกแบบที่ต่ำ - IMD ทำให้มั่นใจได้ว่าการวัดจะไม่ได้รับผลกระทบจากการรบกวนจากสัญญาณอื่น ๆ
สรุปและเรียกร้องให้ดำเนินการ
การบิดเบือนการทำงานระหว่างกันเป็นปัจจัยสำคัญที่อาจส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพของเครื่องส่งสัญญาณอย่างมีนัยสำคัญ ในฐานะซัพพลายเออร์เครื่องส่งสัญญาณเราเข้าใจถึงความสำคัญของการลด IMD เพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานที่เชื่อถือได้ของผลิตภัณฑ์ของเราในแอปพลิเคชันต่างๆ ความมุ่งมั่นของเราในการใช้เทคโนโลยีขั้นสูงส่วนประกอบที่มีคุณภาพสูงและขั้นตอนการทดสอบที่เข้มงวดช่วยให้เราสามารถนำเสนอเครื่องส่งสัญญาณที่มีประสิทธิภาพ IMD ที่ยอดเยี่ยม
หากคุณอยู่ในตลาดสำหรับเครื่องส่งสัญญาณและมีความกังวลเกี่ยวกับการบิดเบือนการทำงานระหว่างกันเราขอเชิญคุณติดต่อเราเพื่อขอการอภิปรายโดยละเอียด ทีมผู้เชี่ยวชาญของเราสามารถช่วยคุณเลือกเครื่องส่งสัญญาณที่เหมาะสมสำหรับแอปพลิเคชันเฉพาะของคุณและให้การสนับสนุนด้านเทคนิคทั้งหมดที่คุณต้องการ ไม่ว่าคุณจะมีส่วนร่วมในระบบอัตโนมัติอุตสาหกรรมการสื่อสารไร้สายหรือการวิจัยทางวิทยาศาสตร์เรามีวิธีแก้ปัญหาที่จะตอบสนองความต้องการของคุณ
การอ้างอิง
- Razavi, B. (2017) RF microelectronics เพียร์สัน
- Pozar, DM (2011) วิศวกรรมไมโครเวฟ ไวลีย์
- Haykin, S. (2001) ระบบการสื่อสาร ไวลีย์
