Introduction to Satellite Communication 3rd Edition

5.4.2
Transponder Intermodulation Impairment
The following is a brief discussion of transponder RF impairments that produce
additional forms of interference noise that need to be accounted for in the link
budget.

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Modulation, Multiple Access, and Impairments
5.4.2.1
Multiple-Carrier RF IMD
Multiple-carrier RF IMD (abbreviated IMD for the remainder of this section) results
from FDMA operation of a common transponder amplifier. The distortion actually
looks like additional RFI in the same transponder and can overlap into adjacent
transponders as well. The most basic type of IMD comes from two or more carriers
that share the same nonlinear amplifier. To see how two unmodulated carriers
produce the amplitude variations needed to generate IMD, examine the time wave-
forms in Figure 5.29. Illustrated at the top of the figure are a sinewave of amplitude
1.0 at frequency F
1
and another sinewave of one-quarter that amplitude at a slightly
lower frequency, F
2
. The algebraic sum of the two waveforms added point by
point is shown in Figure 5.29(b). It turns out that the AM is periodic with a
frequency equal to the difference (F
2
−
F
1
).
The gain nonlinearity of the amplifier responds both to the degree of the AM
and to its frequency. If the nonlinear characteristics and input signal parameters
are known, the IMD can be predicted with accuracy sufficient to design the link.
The input spectrum composed of the two carriers is shown in Figure 5.29(c). The
IMD products at the amplifier output occur at frequencies that are arithmetic sums
and differences of the input carrier frequencies. For example, the two carriers will
generate the strongest intermodulation products, located at frequencies (2F
1
−
F
2
)
and (2F
2
−
F
1
), illustrated in Figure 5.29(d). The power level of those products
will be determined by the relative input power of each carrier into the amplifier,
the total output power relative to the maximum capability of the amplifier (the
operating point), and the particular nonlinear characteristic of the amplifier. With
two equal amplitude carriers operating at the maximum power point of a typical
TWTA (the point of saturation), each product will be approximately 10 dB down
from saturation. Figure 5.27(a) contains a plot of TWT IMD performance, where
the level of the IMD product is shown in the lower curve. At
−
10 dB, the interference