La riduzione della distorsione dovuta all'intermodulazione nei sistemi di telecomunicazione avanzati è critica per ottimizzare l’efficienza del sistema e la qualità del segnale.

L’intermodulazione può allargare la banda occupata, causare interferenze nei canali adiacenti, distorcere i segnali ed aumentare l’occupazione dello spettro. Vediamo come si può misurare e ridurre al minimo.

L'intermodulazione è tipicamente causata dagli elementi attivi all'interno del sistema di telecomunicazione. Può essere misurata e corretta utilizzando varie tecniche.

Tuttavia, come accade spesso in molti contesti di misure di precisione, è necessario prestare attenzione per evitare che lo strumento di misura contribuisca esso stesso alla distorsione.

Questo articolo descrive l’interazione tra i prodotti di intermodulazione generati dal dispositivo sotto esame (DUT) ed i prodotti di intermodulazione generati internamente all'analizzatore di spettro.

Il contributo di intermodulazione dell’analizzatore di spettro può rendere la misura della distorsione totale troppo ottimistica o pessimistica. Questo articolo presenta vari esempi che mostrano la cancellazione dei prodotti di intermodulazione ed i passi necessari per evitare l’influenza dell’analizzatore di spettro sui risultati della misura.

Distorsione dovuta all’intermodulazione

I prodotti di intermodulazione del terzo ordine dovuti alle non linearità di dispositivi, come gli amplificatori di potenza, rappresentano il contributo principale al degrado delle prestazioni nei sistemi di comunicazione.

Ciò è vero sia per l’intermodulazione in banda (ad esempio nei sistemi OFDM con molteplici portanti in cui il segnale trasmesso è degradato) che per l’intermodulazione fuori banda (misurata dal parametro Adjacent Channel Leakage Ratio, ACLR) in cui i canali adiacenti sono disturbati.

La distorsione dovuta all’intermodulazione in banda porta al degrado del segnale in termini di accuratezza della modulazione misurata dal modulo del vettore errore (EVM).

In un trasmettitore, il responsabile delle prestazioni di intermodulazione è quasi sempre l’amplificatore finale, in quanto esso gestisce la potenza maggiore lungo la catena di trasmissione del segnale. Tuttavia, anche altri dispositivi attivi a monte dell’amplificatore di potenza possono contribuire all’intermodulazione se non vengono progettati attentamente.

Se due dispositivi attivi generano lungo il percorso del segnale dei prodotti di intermodulazione di ampiezza paragonabile, l’intermodulazione totale dipende dalla relazione di fase tra i singoli prodotti di intermodulazione. Questi infatti possono sommarsi portando ad una distorsione maggiore, o sottrarsi tra loro in modo da causare la cancellazione della distorsione.

Quando si misurano i prodotti di intermodulazione con un analizzatore di spettro, possono verificarsi effetti simili a quelli creati da un cascata di amplificatori. Ciò accade perché l’analizzatore di spettro include dispositivi non lineari, come il mixer di ingresso o un preamplificatore e, conseguentemente, genera i propri prodotti di intermodulazione.

Queste distorsioni introdotte dallo strumento di misura possono avere ampiezze simili a quelle dei prodotti di intermodulazione intrinseci del dispositivo in prova (DUT).

A seconda della relazione di fase tra i termini di intermodulazione del DUT e dell’analizzatore di spettro, la distorsione totale misurata può essere superiore (prodotti in fase) o inferiore (prodotti in opposizione di fase) rispetto all'effettiva distorsione del DUT. Entrambe le situazioni portano ad errori di misura dell’intermodulazione e devono essere evitati.

Gli analizzatori di spettro impiegano degli attenuatori meccanici regolabili a valle del connettore di ingresso per adattare l’intensità del segnale alla dinamica dei dispositivi non lineari come il primo mixer (figura 1). Regolando adeguatamente l’ampiezza del segnale che entra al primo mixer, la distorsione da intermodulazione può essere evitata.

Anche se si usa un preamplificatore, il contributo principale alla distorsione è comunque dovuto al mixer di ingresso, sebbene tutti i componenti basati su semiconduttori che seguono l'attenuatore possono contribuire all’intermodulazione.

Fig. 1: Stadio d'ingresso analogico tipico di un analizzatore di spettro. I componenti evidenziati in rosso possono generare prodotti di intermodulazione.