互調(diào)失真，一種以非線性器件或傳輸介質(zhì)的輸出信號中出現(xiàn)互調(diào)產(chǎn)物為特征的非線性失真。

互調(diào)失真（Intermodulation distortion, referred to as immune disease）指由放大器引入的輸入信號的和與差的失真。

互調(diào)失真

比如頻率為1kHz和5kHz的混合信號輸入放大器后，會(huì)產(chǎn)生6kHz（1kHz和5kHz之和）及4kHz（1kHz和5kHz之間的差異）的互調(diào)失真成份。IMD也是一種測量非線性失真的方法。互調(diào)失真來自F1和F1 F2之間的兩個(gè)頻率F1和F2-F2（取絕對值）在諧波之間，這些諧波可以繼續(xù)相互結(jié)合形成和、差、乘積。比如14kHz和15kHz的諧波失真包括1kHz和29kHz，1kHz可以和14kHz組合形成13kHz，等等。測量這些位置的諧波幅度就是互調(diào)失真。測試時(shí)發(fā)出19kHz和20kHz兩個(gè)頻率的聲音，所以圖上19k和20k會(huì)有波峰，我們可以觀察一下19k左邊的圖中是否有太多的諧波。這個(gè)值越小，玩家越優(yōu)秀。

顧名思義，互調(diào)失真（intermodulation distortion）指信號相互調(diào)制引起的失真調(diào)制modulation一詞最初是指通信技術(shù)中用來提高信號傳輸效率的一種技術(shù)。由于含有聲音、圖像文本等的原始信號“加進(jìn)”在高頻信號中，然后同志們會(huì)把這個(gè)復(fù)合信號發(fā)出去。這種將高低頻相“加”調(diào)制的過程和方式稱為調(diào)制技術(shù)，合成的信號稱為調(diào)制信號。除了高頻信號的主要特征之外，調(diào)制信號包含低頻信號的所有信息。互調(diào)失真的過程實(shí)際上是一個(gè)調(diào)制過程因?yàn)殡娮与娐坊蚍糯笃鞑豢赡苓_(dá)到完美的線性度，當(dāng)不同頻率的信號同時(shí)進(jìn)入放大器并被放大時(shí)，在非線性作用下，每一個(gè)不同頻率的信號會(huì)自動(dòng)加減，產(chǎn)生兩個(gè)原始信號中沒有的附加信號如果原始信號有三個(gè)不同的頻率，就會(huì)有六個(gè)附加信號，當(dāng)原始信號為n時(shí)，輸出信號為n（N-1）個(gè)。可以想象，當(dāng)輸入信號是復(fù)雜的多頻信號時(shí)，比如管弦樂，互調(diào)失真產(chǎn)生的額外信號數(shù)量是驚人的！

因?yàn)樗械幕フ{(diào)失真信號都是音樂頻率的和差信號，和自然聲音一模一樣，人耳對此很敏感不幸的是，在許多放大器中，交調(diào)失真往往大于諧波失真，部分原因是諧波失真通常更容易處理。

雖然互調(diào)失真和諧波失真也是由放大器的非線性引起的，但兩者從數(shù)學(xué)角度看都是在正導(dǎo)頻信號中加入了一些額外的頻率成分，但實(shí)際上是不同的簡而言之，諧波失真就是原始信號波形的失真，即使單頻信號通過放大電路也會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象，而互調(diào)失真就是不同頻率之間的相互干擾和影響測量互調(diào)失真遠(yuǎn)比測量諧波失真復(fù)雜，至今沒有統(tǒng)一。

通信系統(tǒng)中無源互調(diào)失真的測量

在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中，當(dāng)多個(gè)頻率的載波信號通過一些無源器件時(shí)，會(huì)產(chǎn)生互調(diào)失真。無源器件如天線、電纜、過濾器等，由于機(jī)械連接不可靠使用具有遲滯特性的材料接觸面不干凈等原因，不同頻率的信號在非材料連接處非線性混合，產(chǎn)生不同幅度的互調(diào)產(chǎn)物，這些互調(diào)失真信號在通信頻段表現(xiàn)為干擾信號，降低了系統(tǒng)的信噪比，嚴(yán)重影響了通信系統(tǒng)的容量和質(zhì)量。事實(shí)上，在我們通常的設(shè)計(jì)和測量中，我們通常更關(guān)注有源互調(diào)，例如放大器、混頻器等產(chǎn)生的互調(diào)失真并且由于互調(diào)失真和載波之間的相對幅度差很小，所以容易實(shí)現(xiàn)有源互調(diào)的測量。隨著通信系統(tǒng)的發(fā)展和系統(tǒng)質(zhì)量的提高，無源互調(diào)的測量和分析將越來越受到重視。

測量的建立

測量功率合成器的互調(diào)失真時(shí)，可以使用下圖所示的傳統(tǒng)測量方法：

Anritsu公司輸出的大功率連續(xù)波信號s 68347信號源分別輸入到功率合成器的兩個(gè)端口。在測量所需的帶寬內(nèi)適當(dāng)設(shè)置每個(gè)載波的頻率，功率合成器有兩個(gè)功能：即被測設(shè)備，并將兩個(gè)信號合成為一個(gè)信號。功率合成器產(chǎn)生的互調(diào)信號傳輸?shù)诫p工器端口，接收帶寬內(nèi)的互調(diào)信號由頻譜分析儀測量。

現(xiàn)代無源互調(diào)分析儀可以輸出預(yù)組合雙頻信號。互調(diào)儀器有兩個(gè)射頻端口第一端口可以輸出兩路大功率雙頻信號，經(jīng)過被測設(shè)備進(jìn)入分析儀的第二端口來自第一端口的反射信號也進(jìn)入分析器的接收器。分析儀可以工作在透射模式和反射模式，分別測量被測部件的透射互調(diào)失真和反射互調(diào)失真。

實(shí)際上，對于被測零件來說，不同因素引起的互調(diào)失真都是矢量信號，它們的相對相位關(guān)系將決定被測零件在特定狀態(tài)下的互調(diào)失真總幅度。在透射測量中，不同的互調(diào)產(chǎn)物到達(dá)端口2時(shí)是同相的，而在反射測量中，到達(dá)端口1的互調(diào)失真是端口1的總響應(yīng)和互調(diào)源在端口2的相移響應(yīng)。因此，反射互調(diào)失真是頻率和被測部分電氣長度的函數(shù)。

功率合成器的互調(diào)響應(yīng)由互調(diào)儀器測量。

互調(diào)儀的端口連接到功率合成器的被測輸入端口，可以測量功率合成器的A1、A2和B端口的互調(diào)失真。互調(diào)儀的發(fā)射模式測量B口的正向互調(diào)失真，反射模式測量A1口的互調(diào)失真。如圖所示，如果將端口A1作為驅(qū)動(dòng)端口，則端口A2應(yīng)連接一個(gè)低互調(diào)失真負(fù)載，以理想地測試功率合成器的互調(diào)失真。通過適配器端口A1、A2，可以測量功率合成器各輸入端口的互調(diào)。

比較以上兩種方法：功率合成器結(jié)和端口B承載兩個(gè)CW功率，測得的交調(diào)失真是這兩個(gè)因素的總交調(diào)失真。如果每個(gè)端口的入射信號是未調(diào)制的，這種方法可以精確地測量功率合成器的真實(shí)互調(diào)性能，但受到頻譜分析儀固有互調(diào)失真的限制。如果功率合成器在輸出端、輸入端口都是調(diào)制信號，所以提供的測量結(jié)果更實(shí)際。

下面主要討論使用無源互調(diào)分析儀測量時(shí)提高測量精度的方法：

一）直接連接法可以用來測量二端口器件的正向無源互調(diào)失真：被測部件的輸入端口連接到分析儀的第一端口，輸出端口連接到分析儀的第二端口。這種方法的測量誤差隨著頻率和連接第二端口和被測部分的電纜的長度而變化。而且由于互調(diào)儀的端口1和端口2只在測量的發(fā)射和接收帶寬內(nèi)實(shí)現(xiàn)阻抗匹配，因此在分析儀輸出的載波信號的諧波頻率范圍內(nèi)會(huì)產(chǎn)生較大的駐波，這樣即使被測部分在大功率載波的基波和諧波頻率范圍內(nèi)具有良好的阻抗匹配特性，這種測量方法的建立仍然會(huì)產(chǎn)生不同的互調(diào)電平。

首先，使用的定向耦合器必須具有低的固有互調(diào)特性，其耦合度在10 ~ 30db之間如果耦合值太大，待測互調(diào)信號會(huì)淹沒在分析儀端口2的噪聲層中，如果耦合度太小，測量誤差會(huì)增大。定向耦合器的連接方式使得雙頻載波和產(chǎn)生的互調(diào)都可以傳輸?shù)今詈隙丝冢詈掀鞯膫鬏敱圻B接到低互調(diào)失真終端負(fù)載。耦合器的反向耦合端口匹配標(biāo)準(zhǔn)的50歐姆終端負(fù)載。測量前，先直接連接定向耦合器（好的，電纜和適配器）轉(zhuǎn)到分析儀的兩個(gè)端口，檢查殘余互調(diào)。這種測量提供了寬帶阻抗匹配，有效降低了載波諧波頻率范圍內(nèi)的駐波，在穩(wěn)定的測試條件下獲得了更有意義的測量結(jié)果。

二）具有高互調(diào)電平的無源互調(diào)失真測量：通常，無源互調(diào)失真分析器系統(tǒng)具有線性工作區(qū)域，例如-75~-125dBm，如果接收機(jī)的互調(diào)電平大于-75dBm，接收機(jī)的測量誤差會(huì)增加。為了測量正向互調(diào)電平，可以采用圖3所示的測試方法。定向耦合器的這種連接方式使雙載波聚合和產(chǎn)生的互調(diào)信號流向耦合端口，耦合器發(fā)射臂的端口可以連接低互調(diào)失真負(fù)載。

同樣的方法可以應(yīng)用于反向互調(diào)的測量：

定向耦合器的前向和后向耦合端口接標(biāo)準(zhǔn)的50歐姆負(fù)載，發(fā)射臂接被測部分，被測部分的輸出端接低互調(diào)失真負(fù)載，使得傳輸?shù)蕉丝?的互調(diào)信號最終在端口2測得。