日志
关于增益压缩和交调失真的学习感想
| |
vo=a0+a1*vi+a2*vi^2+a3*vi^3+......
这个公式里的每个系数是有其物理意义的，若只有a0不为零，那么非线性网络就是整流器，把交流信号转换为直流信号；若只有a1不为零，要不就是衰减器（a1<1）或放大器（a1>1）；若a2不为零，就是混频器等有频谱搬移功能的器件。实际上输出响应是多个非零系数的级数组合。
通过以上的说明，我们不妨来看看单频正弦信号vi=V0*cos（w0*t）进入非线性网络后的输出响应（这里为简便起见只保留三次项）
v0=a0+a1*vi+a2*vi^2+a3*vi^3+……
=a0+a1*【V0*cos（w0*t）】+a2*【V0*cos（w0*t）】^2
+a3*【V0*cos（w0*t）】^3+……
=（a0+0.5*a2*V0^2）+（a1*V0+0.75*a3*V0^3）*cos（w0*t）
+0.5*a2*V0^2*cos（2*w0*t）+0.25*a3*V0^3*cos（3*w0*t）
+……
这样频率w0分量的电压增益为
Gv=v0/vi=a1+0.75*a3*V0^2
由此可见，电压增益除了取决于a1外还与a3有关。对于放大器，a3通常为负数，所以放大器的增益会随V0值的增大而下降，该效应称为增益压缩（Gain Compression）或者饱和（Saturation），造成这一现象的原因通常是放大器输出电压收到电源电压的限制。
增益压缩通常在输入功率高的时候比较明显，在输入功率较小时放大器增益近似为常数，即放大器处于线性工作状态，为定量给出放大器的线性工作范围，于是提出了1dB压缩点的概念，即在同一输入功率下实际输出功率相比线性工作时下降1dB的功率电平点。
除了增益压缩外，放大器还产生了2*w0、3*w0、……的谐波，不过这些谐波一般都在放大器的工作带宽之外，因此不会干扰到正常的工作信号。
如果考虑的是双频输入电压，而且两个频率w1和w2靠得很近，即
vi=V0*【cos（w1*t）+cos（w2*t）】
得到的输出电压包含交调产物，即频谱为m*w1+n*w2的分量。其中的2阶产物2*w1、2*w2、w1+w2、w1-w2都离w1和w2比较远，可以很容易滤除。而3阶产物除了2*w1-w2、2*w2-w1外3*w1、3*w2、2*w1+w2、2*w2+w1离w1和w2都很远，因此可以滤去，2*w1-w2、2*w2-w1则非常靠近w1和w2，难以滤除，造成输出信号的失真，这种效应称为3阶交调失真。
/1 
eetop公众号
创芯大讲堂
创芯人才网