Методика измерения
Рассмотренные выше коэффициенты нелинейности, как отмечено, измеряются т.н. двухсигнальным методом: подают на вход усилителя на ПТ или БПТ два равных сигнала U1 и U2 с частотами f1 и f2, находящими-ся в полосе пропускания диапазонного полосового фильтра (BPF) усили-теля. На выходе усилителя образуются т.н. равные интермодуляционные ПНП второго f1 ± f2 или третьего 2 f2 - f1; 2 f1 - f2 порядков, которые непо-средственно отображаются и измеряются на экране анализатора спектра (рис. 2).
Рис. 3. Слева - зондирующие частоты f1 и f2 должны быть в полосе BPF пропускания УВЧ, чтобы ПНП 3-го порядка 2 f2 - f1; 2 f1 - f2 также находились в этой полосе; справа – вид частот на экране анализатора. Комбинационные помехи второго порядка f1 ± f2 не показаны, так как находятся вне полосы пропускания усилителя.
Расчет параметров нелинейности
Однако эти коэффициенты, как видно из формулы (1), зависят от уровня сигнала UC, поэтому не могут однозначно характеризовать нели-нейные свойства усилителя, в связи с чем введены так называемые па-раметры нелинейности H2 и H3, которые однозначно определяются в УВЧ формой нелинейной зависимости коэффициента усиления Кус от управляющего напряжения усилительного прибора (УП) - базе, затворе транзистора, то есть полностью определяются внутренней структурой УП:
где B0, B0’, B0’’ — значения полинома, аппроксимирующего эксперимен-тальную характеристику коэффициента усиления, его первой и второй производной, в функции от напряжения на входном зажиме УП например на затворе Uзи полевого транзистора (ПТ).
Следовательно, однозначная оценка нелинейных свойств усилителя определяется на основе коэффициентов A0, A1, A2 и т.д. теоретического полинома B0, аппроксимирующего экспериментальную характеристику KУС коэффициента усиления.
Таким образом, достаточно найти параметры нелинейности H2 и H3 во всем диапазоне управляющих напряжений смещений (базе БПТ, затворе ПТ и т.д.) и определить упомянутые k2 и k3 .
Более того, полученные зависимости H2 и H3 в функции от Uзи позво-ляют избавиться от многократных измерений для выбора оптимального режима транзистора, при котором k2 ↓, k3 ↓, и H2 и H3 близки к нулю, а коэффициент усиления Кус ≈ B0 достаточно высок. Типичные зависимости Kус, B0 и H3 для усилителя радиочастоты на ПТ типа 2 П902А показаны на рис. 4 [2].
Рис. 4. Экспериментальная К ус (пунктир) и теоретическая Во. а также Н3 в функции от смещения Uзи в ВЧ ЭУ на полевом транзисторе ПТ 2П902А
Из рис. 4 видно, что оптимальный режим соответствует Uзи опт ≈ 2,5 В, при этом H3 близко к нулю, а B0 (или Kус ) достаточно высок (Kус ≈ 20).
