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 fс , воспринимаемые непосредственно ухом как искажение звука в принятом сигнале, напр. 2fс, 3fс , 4fс.
В УВЧ недопустимо нарушается достоверность полезной информации вследствие образования в ЭУ опасных продуктов нелинейного преобра-зования (ПНП) второго fc ± fn, третьего 2 fn - fc (или 2 fc - fn) 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 fc, а другим – помеха с частотой fn.
Отметим, что кратные ПНП вида 2 fc, 3 fc и т.д. а также второго порядка fc ± fn 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 UК2, UК3 - амплитуды напряжений второго и третьего порядков на выходе усилителя; UC — амплитуда выходного полезного сигнала с частотой fc.
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.
