从历史的角度来看|解密RF信号链：特性和性能指标( 二 ) 从历史的角度来看

图2.用S矩阵表示的2端口网络
在网络匹配的情况下， S21相当于端口1到端口2的传输系数（S12也可以按类似方法定义）。以对数标度表示的幅度|S21|代表输出功率与输入功率的比值，称为增益或标量对数增益。此参数是放大器和其他RF系统的重要指标，它也可以取负值。负增益表示固有损耗或失配损耗，通常用其倒数表示，即插入损耗(IL) ，这是衰减器和滤波器的典型指标。
如果我们现在考虑同一端口的入射波和反射波，则可以如图2所示来定义S11和S22 。当其他端口以匹配负载端接时，这些项相当于相应端口的反射系数|Γ| 。根据公式1 ，我们可以将反射系数的大小与回波损耗(RL)相关联：

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回波损耗是指端口的入射功率与源极的反射功率之比。根据我们估算这个比值使用的端口，我们可以区分输入和输出回波损耗。回波损耗始终是非负值，表示网络的输入或输出阻抗与朝向源极的端口阻抗的匹配程度。
需要注意的是， IL和RL与S参数的这种简单关系只有在所有端口都匹配的情况下才有效，这是定义网络本身的S矩阵的前提条件。如果网络不匹配，它不会改变其固有的S参数，但可能会改变其端口的反射系数以及端口之间的传输系数。 2
频率范围和带宽
我们描述的所有这些基本量将在频率范围内不断变化，这是所有RF系统的共同基本特性。它定义了这些系统所支持的频率范围，并给我们提供了一个更关键的性能度量——带宽(BW) 。
虽然此术语可能仅指信号特性，但其某些形式可用于描述处理这些信号的RF系统。带宽一般会定义受某一标准限制的频率范围。但是，它可能具有不同的含义，因具体的应用环境而异。为了使我们的论述更加全面，我们来简单定义一下不同的含义：3dB带宽是信号功率电平超过其最大值一半的频率范围。瞬时带宽(IBW)或实时带宽是指系统在不需要重新调谐的情况下能够产生或获取的最大连续带宽。占用带宽(OBW)是包含总集成信号功率特定百分比的频率范围。分辨率带宽(RBW)一般是指两个频率分量（可继续分解）之间的最小间隔。例如，在频谱分析仪系统中，它是最终滤波器级的频率范围。
这只是各种带宽定义中的几个示例；但是，无论其含义如何， RF信号链的带宽很大程度上取决于其模拟前端，以及高速模数转换器或数模转换器的采样速率和带宽。
非线性
需要指出的是， RF系统的特性不仅会随着频率变化，也会随着信号功率电平而变化。我们在本文开头描述的基本特性通常用小信号S参数表示，没有考虑非线性效应。但是，在一般情况下，通过RF网络的功率电平持续升高通常会带来更明显的非线性效应，最终导致其性能下降。
我们在谈论具有良好线性度的RF系统或组件时，通常是指用于描述其非线性性能的关键指标满足目标应用要求。我们来看看这些常用来量化RF系统非线性行为的关键指标。
我们首先需要考虑的参数是输出1dB压缩点(OP1dB) ，它定义了通用器件从线性模式转换为非线性模式的拐点，即系统增益降低1dB时的输出功率水平。这是功率放大器的基本特性，用于将该器件的工作电平设置为趋向饱和输出功率(PSAT)定义的饱和电平。功率放大器通常位于信号链的最后一级，因此这些参数通常定义RF系统的输出功率范围。
一旦系统处于非线性模式，就会使信号失真、产生杂散频率分量，或者杂散。杂散是相对于载波信号（单位：dBc）的电平进行测量，可以分为谐波和交调产物（参见图3）。谐波是处于基波频率的整数倍位置的信号（例如， H1、H2、H3谐波），而交调产物是非线性系统中存在两个或更多基波信号时出现的信号。如果第一个基波信号位于频率f1 ，第二个位于f2 ，则二阶交调产物出现在两个信号的和频和差频位置，即f1+f2和f2–f1 ，以及f1+f1和f2+f2（后者也称为H2谐波）。二阶交调产物与基波信号相结合，会产生三阶交调产物，其中两个（2f1–f2和2f2–f1）特别重要，由于它们接近原始信号，因此难以滤除。包含杂散频率分量的非线性RF系统的输出频谱表示了交调失真(IMD) ，这是描述系统非线性度的一个重要术语。