(一)非線性系統(tǒng)的模型

當(dāng)信號(hào)幅度很小時(shí)，模擬和射頻電路可以通過(guò)線性模型來(lái)近似，不過(guò)，小信號(hào)線性模型無(wú)法預(yù)測(cè)系統(tǒng)的非線性。

當(dāng)需要考慮無(wú)記憶系統(tǒng)的非線性時(shí)，其輸入/輸出特性可以近似為：

當(dāng)信號(hào)很小時(shí)，后面兩項(xiàng)可以忽略不計(jì)，因此此時(shí)，α1即為系統(tǒng)的小信號(hào)增益。

設(shè)：

將上式代入輸入/輸出特性曲線，可得到：

由上式可知，當(dāng)輸入為小信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)的增益為

這邊， α1 和α3的符號(hào)相反。

因?yàn)椋绻? 和α3的符號(hào)相同，則當(dāng)信號(hào)足夠大時(shí)，系統(tǒng)的增益也會(huì)變的很大，這是不現(xiàn)實(shí)的。

我們熟知的射頻器件，比如說(shuō)放大器等，在大信號(hào)輸入時(shí)，增益都會(huì)壓縮的。如下圖所示。當(dāng) α1α3 < 0 時(shí)，信號(hào)x(t)=A cos ωt輸入到系統(tǒng)后的增益隨著 A 上升而下降。

(二) 1dB壓縮點(diǎn)的定義

可以通過(guò)“1-dB 壓縮點(diǎn)”來(lái)衡量增益下降的程度。

“輸入1-dB 壓縮點(diǎn)”定義為導(dǎo)致增益下降 1 dB 的輸入信號(hào)電平，此時(shí)輸出電平 Aout 在 1-dB 壓縮點(diǎn)(Ain,1dB) 處低于其理想值 1dB。如下圖所示。

那1dB壓縮點(diǎn)代表什么呢?

20log((0.89*A)/A)=-1dB。

所以,1dB壓縮點(diǎn)代表系統(tǒng)增益下降約11%。

(三)系統(tǒng)增益壓縮后的影響

系統(tǒng)增益壓縮后，真的有關(guān)系么？

這要分情況討論。

case1:

如果信號(hào)的幅度攜帶信息，那這個(gè)時(shí)候，信號(hào)會(huì)因壓縮而失真，這個(gè)時(shí)候系統(tǒng)對(duì)增益壓縮的容忍度是很低的。

case2:

如果信號(hào)的幅度不攜帶信息(比如頻率調(diào)制)，則可以容忍增益壓縮。因?yàn)橄到y(tǒng)增益壓縮了，代表輸入信號(hào)足夠大，接收機(jī)肯定能接收并解調(diào)出這個(gè)信號(hào)。

case3:

如果有用信號(hào)幅度比較小，但是旁邊有比較大的干擾信號(hào)，如下圖所示，這兩個(gè)信號(hào)同時(shí)被接收機(jī)接收。這時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生不利影響。

因?yàn)椋m然有用信號(hào)本身很小，但是因?yàn)楦蓴_信號(hào)的存在，接收機(jī)的增益還是會(huì)被壓縮。

這個(gè)時(shí)候，接收機(jī)的靈敏度會(huì)降低，即使在頻率調(diào)制下也是如此。

（四）case3時(shí)的理論計(jì)算和仿真驗(yàn)證

那在case3時(shí)，到底會(huì)有多少影響呢？

假設(shè)，輸入信號(hào)為：

經(jīng)過(guò)一番推導(dǎo)，如下圖所示：

所以，對(duì)于有用信號(hào)，其增益為：

，因?yàn)锳1<

對(duì)于干擾信號(hào)，其增益為：

，因?yàn)锳1<

所以 ，當(dāng) α1α3 < 0時(shí)，有用信號(hào)的增益和干擾信號(hào)的增益都會(huì)下降，但是下降的程度不太一樣。

由下面的推導(dǎo)可知，當(dāng)干擾信號(hào)的增益下降1dB時(shí)，有用信號(hào)的增益下降2.13dB。

現(xiàn)在用ADS進(jìn)行仿真，看仿真值和理論計(jì)算值是否能吻合。

由上圖仿真結(jié)果可知，仿真值和理論值符合。

當(dāng)然，這也還只是仿真和理論值，如果要確認(rèn)的話，還得實(shí)測(cè)。

有條件的朋友，可以在實(shí)驗(yàn)室搭個(gè)環(huán)境測(cè)試一下。

審核編輯：湯梓紅