毫米波固态功放线性化技术研究仿真(5)
若输入为等幅双音信号： ，则非线性放大器的输出可以表示为：
由于高阶系数随阶次的增加而迅速见效，故可以忽略不计。利用三角函数恒等式展开上式，可以得到输出信号包含有以下形式的频谱：
其中，m，n=0，±1，±2，±3，…。两个输入频率的这些组合称为互调产物，一个给定产物的阶定义为 。若 和 靠近，则频率为 ， ， ， ， 等分量将远离 或 ，从而可以很容易地被带通滤波器滤除，故可不予考虑。而频率为 ， (三阶互调分量)， ， (五阶互调分量)将落在通带内，不会被带通滤波器滤除，故为放大器产生的主要非线性分量。因为三阶互调对功放的影响最大，本文着重对三阶互调分量进行讨论，图2.4给出了双音信号互调产物的二阶项和三阶项的典型频谱。将 、 ，两个频率分量的幅度称为三阶互调幅度。用三阶互调系数IM3，来衡量放大器线性度。三阶互调系数IM3的定义为：
图2.4 二阶和三阶双频互调产物的输出频谱，假设 <
测量三阶互调失真的比较流行的方法是利用两个相距2到10MHz的邻近信号 、 同时加到一个放大器中，那么该放大器的输出不仅包括了这两个信号，
而且也包括了频率为 的互调分量。对通信系统而言，交调失真比谐波失真要严重得多，因为谐波分量一般远离工作频率，因此可以通过滤波器方便地滤除。一般来说，功率放大器的线性化技术的目的就是消除互调失真对通信系统的影响。
2.3.3 三阶截断点
式(2-11)表明，当输入电压A增加时，与3阶产物相关联的电压按A3增长。由于功率正比于电压平方，因此还可以说3阶产物的输出功率须按输入功率的立方增长。所以对于小的输入功率，3阶交调产物应当是很小的，但当输入功率增大时，它就迅速增长。通过画出l阶和3阶产物的输出功率随输入功率变化的曲线(在双对数坐标上或用dB表示)，就可以在图形上看出，如图2.5所示。
图2.5 非线性元件的3阶截断点示意图
1阶(或线性)产物的输出功率正比于输入功率，所以描述这种响应的直线的斜率为1(在压缩开始之前)。而描述了3阶产物响应的直线的斜率为3(2阶产物会有斜率为2的响应，但由于这些产物通常不在元件的通带内，所以在图2.5中未画出其响应)。线性和3阶产物响应两者在高输入功率下会出现压缩现象，所以我们把理想响应的延伸用虚线表示。由于这两条直线的斜率不同，因此它们会相交，其交点典型地在压缩开始点的上方，如上图所示。这个假想的交点(在此1阶和3阶功率相等)称为3阶截断点，用P3表示，它指定为输入功率或指定为输出功率。通常对于放大器，只以输出作为参考；而对于混频器，则以输入作为参考。
2.3.4 噪声系数
噪声系数定义如下：
其中，Si和Ni是输入信号和噪声功率，而So和No口是输出信号和噪声功率。噪声系数只是在有特殊要求的功率放大器中才有所要求，一般情况下对其要求远不及低噪声放大器那么高[15]。
2.3.5 输入／输出电压驻波比
驻波比通常用来量度传输线的失配量，其定义为：
这个量也称为电压驻波比，也记为VSWR。由式(2-15)可以看出，SWR是一个实数，且1≤SWR≤∞，其中SWR=1意着负载匹配。
2.3.6 邻近信道功率比
对于具有连续频谱的数字调制信号可以用再生频谱的功率大小来衡量，称为相邻信道功率抑制比(ACPR)。邻近信道功率比度量了干扰或者说是相邻频率信道功率的大小。通常定义为相邻频道（或偏移）内平均功率与发射信号频道内的平均功率之比，ACPR描述了由于发射机硬件非线性造成的失真大小。邻道功率的产生主要来自两个方面，一是由于器件的非线性作用产生；二是由于主信道信号本身频谱较信道宽。
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