- 单位:dB(分贝)& dBm(毫瓦分贝)
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功率增益Ap=10lg(Pout/Pin),电压增益Av=20lg(Vout/Vin),他们的单位都是分贝(dB)
当放大器的输入输出电阻相同时,以上两个量相等,即:
Ap=10lg[(Vout^2 / R0)/(Vin^2/R0)]=20lg(Vout/Vin)=Av
其中的Vout、Vin为均方根值(交流电中与有效值相等) -
对于绝对信号电平(与电压信号零点的比值的对数),通常使用毫瓦分贝(dBm)进行描述。
功率值也可以用dBm来表示,定义为相对于1mW的dB值
PdBm=10lg(Psignal/1mW)
可以理解为dB衡量的是一个相对值,dBm大多数时候可以看做一个绝对值
- 非线性效应
1.谐波失真
一般当一个正弦信号输入一个非线性系统时,输出信号一般会包含输入信号频率整数倍的频率分量,设x(t)=Acoswt,则有输出信号y(t):
1) 最后一行中,等式右边第一项是由二阶非线性产生的直流分量,第二项为基波分量,第三项为二次谐波分量,其频率为输入信号的两倍;后面以此类推。
2) 对于奇对称性的系统而言,输出信号中偶次谐波项会消失
3) n阶谐波分量的幅值与A^n成正比
- 增益压缩
上图公式中,基波输出电压增益用线性增益的分数可以表示为a=1+3a3A^2/4a1。
1)若a1a3同号,则在高频处增益会显著大于线性增益,出现“膨胀”。
2)若a1a3异号,则在高频处增益会低于线性增益,出现“压缩”,一般用1dB(电压)增益压缩点来衡量。
1dB增益压缩点:输出电压增益比理想增益下降1dB时对应的输入(输出)电平
计算公式:
3.阻塞:小的低频期望信号+大的高频干扰信号
设x(t)=A1cosw1t+A2cosw2t,w1<w2,A1<<A2,则输出的期望信号基波分量可以表示为
因为A1<<A2,所以忽略A1^2,可以简化为
所以期望信号的增益为a1+3a3A2^2/2,当a1a3异号时,对于足够大的A2,增益可能会下降为0,即出现阻塞。
4.互调:一个强干扰对一个弱信号的振幅产生影响,如上式所示。
5.交调:多个干扰信号之间产生的干扰谐波对有用信号的影响。
设x(t)=A1cosw1t+A2cosw2t,可得输出信号y(t):
展开等号右边的项并关注非w1、w2整数倍及w1±w2频率的成分,得到如下的交调项:
重点关注2w1±w2处的三阶交调项。若w1与w2比较接近,则2w1±w2会出现在w1与w2的附近。
一般使用互调失真比IMR和三阶互调截点IP3来衡量互调失真程度。
分析方法:设两个干扰信号w1和w2的幅值相等,即A1=A2=A,则
IP3定义:三阶互调功率与基波功率相等时对应的输入功率(IIP3)/输出功率(OIP3)
IP3对应的输入信号幅度为
而多级非线性系统级联后三阶互调失真可用下式描述:
IP3越高,值越大,带内强干扰互调对系统影响越小,但需要与噪声系数进行折中设计。