3.5 Исследование влияния процесса линеаризации на передаточную характеристику усилителя мощности

По итогам проведенных выше исследований хочется отметить, что с помощью задания коэффициента IP3 в использованной модели гиперболического тангенса и кубического полинома можно получить любую передаточною функцию.

Передаточная характеристика усилителя без линеаризации и после линеаризации показана на рисунках 74 и 75. На рисунке 74а показана передаточная характеристика усилителя без функции линеаризации, а на рисунке 74б с функцией линеаризации. Модель усилителя при этом построена по типу гиперболического тангенса с нулевым усилением и коэффициентом IP3 30дБ. Передаточная характеристика на рисунке 75 отличается лишь тем, что получена при коэффициенте IP3 40дБ.

а) б)

Рис. 74 Передаточная характеристика усилителя мощности а) без линеаризации, б) с линеаризацией.

Рис. 75 Передаточная характеристика усилителя мощности а) без линеаризации, б) с линеаризацией.

На рисунках 74 и 75 показаны передаточные характеристики усилителя, под буквой а) без линеаризации и под буквой б) с линеаризацией. Коэффициент усиления в обоих случаях равен единице. Видно, что после линеаризации передаточная характеристика становится более линейной.

3.6 Выводы по главе 3

Подводя итоги третьей главы отметим ряд выводов:

1) При различных уровнях интермодуляционных искажений IP3 в моделях гиперболического тангенса и кубического полинома амплитуда 3-ей гармоники меньше с использованием схемы линеаризации в сравнении со схемой без линеаризации. В среднем величина подавления составила около 30дБ;

2) При различных значениях фактора гладкости в модели Раппа амплитуда 3-ей гармоники меньше с использованием схемы линеаризации в сравнении со схемой без линеаризации. В среднем величина подавления также составила около 30дБ;

3) Эффективность цепи обратной связи может быть сведена к нулевому результату, если не учесть влияние задержки сигнала по цепи обратной связи. При задержке сигнала на один такт величина интермодуляционных искажений возрастает на 8дБ, относительно нулевой задержки. А при задержке сигнала на 10 тактов работа схемы линеаризации сводится к нулевому результату;

4) В случае увеличения полосы сигнала до 50кГц, наблюдается незначительное снижение эффективности работы схемы линеаризации и, как следствие, рост интермодуляционных искажений;

5) При введении схемы линеаризации в усилительный тракт наблюдается влияние на амплитуду сигнала, а именно снижение амплитуды. Снижение амплитуды незначительно и в среднем составило 0,4дБ;

6) При исследовании влияния схемы линеаризации на передаточную характеристику видно, что после линеаризации передаточная характеристика становится более линейной.

Глава 4. Систематизация полученных данных в процессе исследования

4.1 Результаты исследования влияния линейности усилителя на процесс линеаризации

По результатам проведенного моделирования в пунктах 3.1.1 и 3.1.2 заполнены следующие таблицы:

Таблица 4 – Результаты работы схемы линеаризации при различных уровнях интермодуляционных искажений для моделей кубического полинома и гиперболического тангенса

	Усиление 0 дБ		Усиление 10 дБ		Усиление 40 дБ
	Без коррекции,(дБ)	С коррекцией,(дБ)	Без коррекции,(дБ)	С коррекцией,(дБ)	Без коррекции,(дБ)		С коррекцией,(дБ)
Уровень искажений -10 дБ	-50	-75	-40	-64	-10		-45
Результат	Подавление 25 дБ		Подавление 24 дБ		Подавление 35 дБ
Уровень искажений -20 дБ	-70	-106	-60	-92	-30	-60
Результат	Подавление 36 дБ		Подавление 32 дБ		Подавление 30 дБ

Таблица 5 - Результаты работы схемы линеаризации при моделировании нелинейности усилителя методом Раппа

	Усиление 0 дБ	Усиление 20 дБ
Фактор кривизны S=0,9	Подавление 56 дБ после линеаризации	Подавление 27 дБ после линеаризации
Фактор кривизны S=0,5	Подавление 30 дБ после линеаризации	Подавление 24 дБ после линеаризации
Фактор кривизны S=0,1	Подавление 28 дБ после линеаризации	Подавление 20 дБ после линеаризации

По результатам моделирования для различных моделей усилителя мощности, можно отметить, что для моделей на основе кубического полинома и гиперболического тангенса данная модель линеаризации позволяет уменьшить интермодуляционные составляющие третьего порядка на величину близкую к 30дБ. Величина, на которую происходит уменьшение, зависит от уровня нелинейности усилителя и коэффициента усиления, при этом уровень подавления может колебаться на ±5дБ относительно 30дБ. Отличие между результатами полученные для моделей на основе кубического полинома и гиперболического тангенса в том что для модели на основе кубического полинома в спектре сигнала использующего линеаризацию на выходе появляются дополнительные интермодуляционные составляющие которых нет в сигнале без линеаризации. В случае модели Раппа для усилителя уменьшение интермодуляционных искажений также близка к 30дБ. В случае малого коэффициента усиления сильно зависит от фактора кривизны, а в случае большого усиления зависимость от фактора кривизны снижается.