• 1 dB压缩点_噪声系数_小信号非线性的数学描述


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    1 dB压缩点(1 dB Compression Point)

    放大器的1dB压缩点定义为标称增益下降1dB时的输出功率。
    在这里插入图片描述
    上图中的 P 1 d B P_{1dB} P1dB便为1dB压缩点, P i n P_{in} Pin为放大器输入功率, P o u t P_{out} Pout为输出功率。

    Minimum Detectable Signal (MDS)

    线性动态范围的低端受限于可以与系统输入端的噪声区分开来的最小信号功率。
    对于大多数应用,最小信号功率应该为噪声功率的两倍,此时 x = 3 d B x=3 dB x=3dB。考虑放大器的实际带宽 B B B和噪声系数F(Noise Factor),则
    M D S 1 = P n ( f ) + 10 l g B + 10 l g F + x M D S 2 = P n ( f ) + 10 l g B + 10 l g F + x + 10 l g G

    MDS1=Pn(f)+10lgB+10lgF+xMDS2=Pn(f)+10lgB+10lgF+x+10lgG
    MDS1=Pn(f)+10lgB+10lgF+xMDS2=Pn(f)+10lgB+10lgF+x+10lgG
    当电平上升时,1 dB压缩点定义了线性区域的末端。此时提供的输出功率 P 1 d B P_{1dB} P1dB通常在产品数据表中表示为放大器可以提供的最大功率。
    P 1 d b B = P i n 1 d B + 10 l g G − 1 d B P_{1dbB}=P_{in1dB}+10lgG-1dB P1dbB=Pin1dB+10lgG1dB

    Linear Dynamic Range

    放大器的线性动态范围D由1 dB压缩点和 M D S 2 MDS_2 MDS2共同决定。
    D ( d B ) = P 1 d B ( d B m ) + P n ( f ) − 10 l g B − 10 l g F − x − 10 l g G D(dB)=P_{1dB}(dBm)+P_n(f)-10lgB-10lgF-x-10lgG D(dB)=P1dB(dBm)+Pn(f)10lgB10lgFx10lgG

    Noise Figure(NF) 和 Noise Factor(F)

    噪声系数表征放大器的噪声性能恶化程度。
    噪声因子为
    F = S N R i S N R o F=\frac{SNR_i}{SNR_o} F=SNRoSNRi
    噪声系数为
    N F = 10 l g F NF=10lgF NF=10lgF

    小信号非线性的数学描述

    v o u t ( t ) = ∑ n = 1 ∞ a n ⋅ v i n n ( t ) = a 1 ⋅ v i n ( t ) + a 2 ⋅ v i n 2 ( t ) + a 3 ⋅ v i n 3 ( t ) + . . . v_{out}(t)=\sum\limits^{\infty}\limits_{n=1}{a_n\cdot v_{in}^n(t)}=a_1\cdot v_{in}(t)+a_2\cdot v_{in}^2(t)+a_3\cdot v_{in}^3(t)+... vout(t)=n=1anvinn(t)=a1vin(t)+a2vin2(t)+a3vin3(t)+...
    v i n ( t ) = A c o s ( w t ) v_{in}(t)=Acos(wt) vin(t)=Acos(wt)

    v o u t ( t ) = a 1 A c o s ( w t ) + a 2 ( A c o s ( w t ) ) 2 + a 3 ( A c o s ( w t ) ) 3 + . . . = a 1 A c o s ( w t ) + a 2 A 2 2 ( 1 + c o s ( 2 w t ) ) + a 3 A 3 4 ( 3 c o s ( w t ) + c o s ( 3 w t ) ) + . . . = a 2 A 2 2 + ( a 1 A + 3 a 3 A 3 4 ) c o s ( w t ) + a 2 A 2 2 c o s ( 2 w t ) + a 3 A 3 4 c o s ( 3 w t ) + . . .

    vout(t)=a1Acos(wt)+a2(Acos(wt))2+a3(Acos(wt))3+...=a1Acos(wt)+a2A22(1+cos(2wt))+a3A34(3cos(wt)+cos(3wt))+...=a2A22+(a1A+3a3A34)cos(wt)+a2A22cos(2wt)+a3A34cos(3wt)+...
    vout(t)=a1Acos(wt)+a2(Acos(wt))2+a3(Acos(wt))3+...=a1Acos(wt)+2a2A2(1+cos(2wt))+4a3A3(3cos(wt)+cos(3wt))+...=2a2A2+(a1A+43a3A3)cos(wt)+2a2A2cos(2wt)+4a3A3cos(3wt)+...
    1 dB压缩点受 c o s ( w t ) cos(wt) cos(wt)的系数 a 1 A + 3 a 3 A 3 4 a_1A+\frac{3a_3A^3}{4} a1A+43a3A3影响。

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  • 原文地址:https://blog.csdn.net/weixin_44625313/article/details/125501529