50ohm-contents-dl/contents/sections/intermodulation_korsmodulation.md

I en mottagare med två starka HF-signaler på ingången kan störningar uppstå genom intermodulation eller korsmodulation. Vid intermodulation visar sig effekten så att mottagarsteget, genom sitt ickelinjära beteende (drift i det ickelinjära gränsområdet), liknande en blandare, alstrar ytterligare oönskade frekvenser. Dessa kan överlagra och störa önskade mottagningssignaler. Vid korsmodulation visar sig effekten så att den önskade mottagningssignalen påverkas av moduleringen hos en stark AM-signal på en närliggande frekvens. Den närliggande sändarens modulation blir då hörbar i mottagningssignalen och stör den.

För att dämpa en stark oönskad signal redan före mottagaringången kan man till exempel koppla in en spärrkrets (fälla) som är avstämd till exakt den störande signalens frekvens.

Mottagarens förmåga att klara starka signaler (storsignalegenskaper) kan beskrivas med interceptpunkten av tredje ordningen (IP3). Den anger den punkt där oönskade blandningsprodukter av tredje ordningen når samma amplitud som ingångssignalen. Ju högre IP3 en mottagare har, desto starkare signaler kan den hantera utan störningar.

I den här fördjupningen betraktar vi IP3 som mått på mottagarens storsignalegenskaper. Generellt uppstår blandningsprodukter genom ickelinjäriteter i förstärkare, blandare eller andra mottagarsteg. Med två ingångssignaler $f_1$ och $f_2$ kan intermodulationsprodukter av formen

f_\text{mix} = \left| m \cdot f_1 \pm n \cdot f_2 \right|

uppstå, där m,n \in \mathbb{N}_0 och inte båda koefficienterna samtidigt får vara noll. Ordningen på en sådan blandningsprodukt är summan av koefficienterna:

\text{Ordning} = m+n

Intermodulationsprodukter av tredje ordningen är särskilt besvärliga, eftersom de ofta ligger nära de ursprungliga ingångssignalerna. De kan därför hamna i det önskade mottagningsområdet och går då svårligen eller inte alls att avlägsna med efterföljande filter.

I följande figur [ref:a_intermodulation] visas intermodulationen mellan två signaler f_1 och f_2. Intermodulationsprodukterna av tredje ordningen är särskilt markerade:

[picture:1095:a_intermodulation:Intermodulation mellan två signaler f_1 och $f_2$]

Viktigt: dessa intermodulationsprodukter tas inte emot utifrån, utan uppstår först i mottagaren genom dess ickelinjära beteende. Med ett tvåtonstest kan man undersöka en mottagares linjäritet. Då matas två definierade ingångssignaler in. Om det i spektrumet, till exempel i vattenfallsdiagrammet, utöver de två grundsignalerna även syns intermodulationsprodukter av tredje ordningen är det ett tecken på ickelinjärt beteende.

Figur [ref:a_zweitontest] visar ett tvåtonstest med effektsvep, där intermodulationsprodukterna av tredje ordningen syns tydligt.

[picture:1096:a_zweitontest:Tvåtonstest med effektsvep]

Om man ritar utgångseffekten mot ingångseffekten stiger grundsignalerna i det linjära området med lutningen 1{:}1. Intermodulationsprodukterna av tredje ordningen stiger däremot med lutningen 3{:}1. Förlänger man de linjära delarna av de båda kurvorna får man en teoretisk skärningspunkt. Den kallas IP3, alltså interceptpunkten av tredje ordningen.

IP3 är alltså den extrapolerade punkt där intermodulationsprodukterna av tredje ordningen räknemässigt skulle nå samma utgångseffekt som grundsignalerna. I praktiken nås aldrig denna punkt, eftersom mottagaren dessförinnan hamnar i kompression eller mättnad.

Ju högre IP3 en mottagare har, desto bättre är dess storsignalegenskaper. Ett högt IP3 betyder att även starka grannsignaler kan hanteras utan att störande intermodulationsprodukter uppstår i det önskade mottagningsområdet.

För att minska uppkomsten av oönskade blandningsprodukter i mottagaringången från starka signaler kan en omkopplingsbar dämpsats (attenuator) kopplas in framför mottagaringången. Därigenom minskar både intermodulation och korsmodulation i mottagaren. Nyttosignalen dämpas bara med dämpsatsens dämpning, medan störande blandningsprodukter, på grund av hur blandningsprocessen fungerar matematiskt, dämpas tre gånger så mycket (3:e ordningen) mätt i \unit{\dB}. En dämpsats på \qty{10}{\dB} minskar till exempel nyttosignalen med bara \qty{10}{\dB}, medan oönskade blandningsprodukter redan dämpas med \qty{30}{\dB}.