Нелинейные явления в ВЧ ЭУ и их нелинейные параметры

ВЧ усилители и возникающие в них нелиней-ные явления и их нелинейные параметры.

Методика измерения коэффициентов и расчета параметров нелинейности ВЧ усилителей.

Рациональный инженерный анализ нелиней-ных явлений и параметров нелинейности.

1.

ВЧ усилители и возникающие в них нелинейные явления и их нелинейные параметры

Определение

В инженерной интерпретации высокочастотным (ВЧ) называется электронный усилитель(ЭУ), функционирующий в диапазоне радиочастот ≈ от 10 кГц до 100 МГц и выше [1].

Напомним: УНЧ ЭУ работает обычно в диапазоне ≈ от 10 Гц до 20 кГц, а УПТ на ОУ – в диапазоне ≈ 0 – 10 кГц (см. АЧХ –рис. 1).

Рис. 1. АЧХ усилителей различного назначения

ВЧ усилители и их назначение

ВЧ ЭУ входят в состав многообразной радиоэлектронной ап-паратуры (РЭА): входные резонансные усилители всех радио-приемных устройств (РПУ), широкополосные антенные усилите-ли (ШАУ) и усилители датчиков в АСУ, ЭУ ВЧ уплотнения по ЛЭП и т. д.

Их основное назначение – выделить из канала связи (радио, кабельного, проводного и т.д.) полезный аналоговый сигнал ма-лого уровня и усилить и его до уровня, требуемого, например, для его цифровой обработки [1].

Нелинейные явления в ВЧ ЭУ и их нелинейные параметры

Нелинейные явления и оценивающие их коэффициенты и параметры в различных усилителях также разные.

В УНЧ опасны гармонические - кратные составляющие полезного усиливаемого сигнала f_с , воспринимаемые непосредственно ухом как искажение звука в принятом сигнале, напр. 2f_с, 3f_с , 4f_с.

В УВЧ недопустимо нарушается достоверность полезной информации вследствие образования в ЭУ опасных продуктов нелинейного преобра-зования (ПНП) второго f_c ± f_n, третьего 2 f_n - f_c (или 2 f_c - f_n) и т. д. порядков, которые оказываются в полосе рабочих частот и, примешиваясь к полезному сигналу, нарушают его достоверность.

Их называют интермодуляционными или комбинационными ПНП, так как являются комбинациями из двух или трех сигналов, одним из которых является упомянутый полезный сигнал с частотой f_c, а другим – помеха с частотой f_n.

Отметим, что кратные ПНП вида 2 f_c, 3 f_c и т.д. а также второго порядка f_c ± f_n не опасны, так как практически оказываются далеко за полосой пропускания добротного резонансного фильтра УВЧ. Конечно, в ШПУ и они также опасны.

Оцениваются амплитуды напряжений указанных ПНП соответствую-щими коэффициентами второго и третьего порядков:

где U_К2, U_К3 - амплитуды напряжений второго и третьего порядков на выходе усилителя; U_C — амплитуда выходного полезного сигнала с частотой f_c.

Ниже дается методика экспериментального определения этих коэффи-циентов на основе т.н. двухсигнального метода, которым оценивается степень реагирования усилителя на образование указанных ПНП [2].

2.