3차 차단점(IP3)은 3차 고조파의 전력 레벨이 기본 신호의 전력 레벨에 도달하는 가상 지점입니다. 차단점은 순전히 수학적 개념이며 실제로 발생하는 물리적 전력 수준과 일치하지 않습니다. 많은 경우 이는 장치의 손상 임계값을 훨씬 초과합니다.
단일 입력 톤에 대해 장치를 테스트할 때 n차 비선형성으로 인한 비선형 곱은 입력 톤 주파수의 n배에서 나타납니다. 즉, 로그 눈금에서 n차 비선형 그래프에 표시된 함수 xn은 기울기가 n인 직선으로 변환됩니다.
전력 입력과 전력 출력 그래프를 그리면(아래 그래프 참조) 서로 다른 기울기를 갖는 서로 다른 주파수 성분을 관찰할 수 있습니다. 두 개의 곡선이 그려집니다. 하나는 입력 톤 주파수에서 선형 증폭된 신호에 대한 것이고 다른 하나는 비선형 곱에 대한 것입니다. 선형 응답 곡선은 1차 성분을 사용하여 만들어지기 때문에 기울기가 1입니다. 3차 왜곡에 대한 그래프는 기울기가 3이 되어 3차 응답 곡선이 됩니다. 장치가 1dB 압축 지점 에 도달하면 장치가 포화 상태에 진입하면서 두 곡선이 서로 평행하게 되고 결코 교차하지 않습니다.
기본 신호와 3차 왜곡 곱 신호의 곡선이 만나는 외삽 지점을 3차 인터셉트 포인트(IP3)라고 합니다. 따라서 3차 교차점은 선형 및 3차 반응 기울기 선을 교차하는 점까지 확장해야만 그래프에 그릴 수 있으므로 가상의 점입니다. 이는 위 그림에 나와 있습니다. 이때 입력 전력 레벨을 IIP3(입력 IP3), 이러한 상황이 발생했을 때의 출력 전력을 OIP3(출력 IP3) 지점이라고 합니다. 위에서 언급한 IIP3은 OIP3용 증폭기 입력의 3차 차단 지점(Output Third Order Intercept Point)입니다.
IP3 값은 선형성과 상호 연관될 수 있습니다. IP3 값이 높을수록 장치가 더 선형적입니다. 이는 기본적으로 상호 변조 왜곡(IMD)이 발생하기 전에 장치가 처리할 수 있는 큰 신호가 무엇인지 사용자에게 알려줍니다. 따라서 선형성이 높은 애플리케이션을 위한 증폭기나 믹서를 찾을 때 IP3 값이 좋은 지표가 될 수 있습니다.
IIP3 레벨과 동일한 강도를 갖는 입력 전력이 공급될 때 비선형 장치의 출력 전력을 OIP3라고 합니다. 이상적으로 OIP3은 일반적으로 P1dB 이득 압축 지점(예: OP1dB)보다 약 10dB 더 높습니다.
주파수 영역에서 상호 변조 왜곡(IMD)을 평가할 때 아래 그림에서 볼 수 있듯이 3차 신호는 기본 신호에 매우 가까울 수 있으므로 걱정해야 할 신호입니다. 따라서 IP3는 3차 곱이 기본 신호와 동일해지는 지점입니다.
f1 = 100MHz이고 f2 = 110MHz인 예를 살펴보겠습니다. 그러면 세 번째 고조파는 90MHz(2 x f1 – f2) 및 120MHz(2 x f2 – f1)에서 발견됩니다. 따라서 IP3은 이 4개 신호의 진폭이 모두 동일한 지점을 나타냅니다.