Усилитель обычно обеспечивает постоянный коэффициент усиления в определенном диапазоне частот. Если мы представим входную мощность против выходной мощности усилителя на графике, мы получим прямую линию (линейную зависимость), то есть
выходная мощность = входная мощность + коэффициент усиления
так, если коэффициент усиления усилителя составляет 10 дБ, то входной сигнал 1 дБм приведет к выходному сигналу 11 дБм, а входной сигнал 10 дБм приведет к выходному сигналу 20 дБм.
По мере увеличения уровня входной мощности наступает момент, когда выходная мощность усилителя больше не увеличивается на величину коэффициента усиления, то есть выходная мощность усилителя начинает насыщаться.
Точка компрессии 1 дБ (P1dB) — это уровень выходной мощности, при котором коэффициент усиления уменьшается на 1 дБ от своего постоянного значения. Как только усилитель достигает своего P1dB, он переходит в режим компрессии и становится нелинейным устройством, производящим искажения, гармоники и продукты интермодуляции (IMD). Усилители всегда должны работать ниже точки компрессии. Источник.
Можно этот момент представить примером из жизни — из ведра наливаем воду в банку через воронку, если мы наклоним ведро так, что вода из воронки будет не успевать стекать в банку, то получим перелив через край воронки и кучу брызг, это и будут, в применении к усилителю, нежелательные гармоники и интермодуляционные искажения.
P1dB — одна из важнейших характеристик усилителей мощности, поскольку именно до этого момента мы считаем, что усилитель работает линейно.
Как можно данным способом исследовать линейность усилителя и его точку компрессии 1дБ?
Для этого нам понадобится сам усилитель, генератор, перестраиваемый аттенюатор между генератором и входом усилителя.
Методика следующая — через перестраиваемый аттенюатор с шагом в 10дб увеличиваем уровень сигнала на входе усилителя, в рабочей полосе частот. При помощи анализатора частотных характеристик, контролируем уровень на выходе усилителя с уровнем предыдущего шага, как только анализатор покажет нам разность между уровнями сигнала на выходе усилителя от предыдущего шага меньше 10дБ, но и не менее 9дБ, значит мы дошли до начала режима компрессии усилителя, где усиление перестает расти, это и будет искомая точка компрессии 1дБ. Если будем дальше увеличивать уровень сигнала на входе усилителя, или как говорят «перекачивать», у нас естественно начнут расти интермодуляционные искажения и гармоники.
Хорошим усилителем, считают такой усилитель, у которого на выходе уровень внеполосных излучений как минимум на 45дБ ниже уровня эффективной мощности передатчика, и этот уровень внеполосных излучений не должен быть более 50мВт.
В следующий раз попробуем провести анализ линейности усилителя на практике.
73!