Анализ и определение параметров нелинейности электронных усилителей каналов ВЧ связи по ЛЭП и выбор оптимального режима
3.1 Определения параметров нелинейности и выбор оптимального режима
Пусть требуется аппроксимировать полиномом седьмой степени экспериментальную зависимость коэффициента усиления усилителя на ПТ 2П902А и на основе вычисленных коэффициентов аппроксимации и гармонического анализа с использованием метода МКП по формулам (2-6) определить параметры нелинейности и выбрать оптимальный режим транзистора.
Аппроксимацию проводим в следующей последовательности.
1. Задаем 11 экспериментальных значений коэффициента усиления в равноотстоящих точках напряжения смещения «затвор-исток» в интервале В. Эти данные, а также вспомогательные значения нечетных 2Кн и четных 2Кч компонент коэффициента усиления в симметричных точках смещения Uзи сводим в табл. 2.
Таблица 2
х |
-1,0 |
-0,8 |
-0,6 |
-0,4 |
-0,2 |
0 |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
1,0 |
|
Uзи |
-1,5 |
-1,2 |
-0,9 |
-0,6 |
-0,3 |
0 |
0,3 |
0,6 |
0,9 |
1,2 |
1,5 |
|
Кэ |
0 |
4,57 |
10,5 |
15,8 |
18,6 |
20,52 |
21,38 |
22 |
22,18 |
21,48 |
19,8 |
|
В0 |
0.0096976 |
4,462 |
9,644 |
13.178 |
15.646 |
17.696 |
19.286 |
20.133 |
20.42 |
20.855 |
21.141 |
С помощью современных компьютерных программ получаем истинный полином по степени
По найденному уравнению вычисляем и заносим в нижнюю графу табл. 2 значения В0 в контрольных точках напряжения смещения .
Из сопоставления экспериментальных значений и теоретических В0 рис. 4 видим, что совпадение очень хорошее. Абсолютная ошибка находится в пределах сотых долей, что характеризует пригодность результатов аппроксимации для дальнейшего гармонического анализа различных нелинейных явлений.
Полученные коэффициенты аппроксимации используем для определения параметров нелинейности и коэффициентов интермодуляционных искажений в широком диапазоне смещений , что позволит выбрать по этому виду нелинейности оптимальный режим, при котором стремится к нулю, а коэффициент усиления В0 максимально возможный. Заметим, что экспериментальные определения коэффициентов и параметров нелинейности на основе ранее описанного двухсигнального метода связано с громоздкими измерениями. При этом определение оптимального режима становится вовсе проблематичным.
Рис. 4. Экспериментальная и теоретическая (пунктиром) криве (аппроксимирующий полином) и полученная зависимость в функции от напряжения затвора усилителя на ПТ 2П905А
Для определения найдем первую и вторую производные полинома
значение которых целесообразно занести в табл. 3, совмещая их с данными самого полинома в тех же контрольных точках
Далее по формуле (11) вычисляем
который заносим в табл. 3 и по ее данным строим совмещенные зависимости и в функции от напряжения и определяем оптимальный режим, при котором параметр имеет минимальное значение при максимально возможном коэффициенте усиления (рис. 4).
Таблица 3
, В |
-1,5 |
-1,2 |
-0,9 |
-0,6 |
-0,3 |
0 |
0,3 |
0,6 |
0,9 |
1,2 |
1,5 |
|
0.0096976 |
4,462 |
9,644 |
13.178 |
15.646 |
17.696 |
19.286 |
20.133 |
20.42 |
20.855 |
21.141 |
||
--- |
0.0982938 |
-11.619 |
-6.5484803 |
-2.1759836 |
-2.7231472 |
-4.9372067 |
-3.8815738 |
1.2737163 |
1.4615575 |
-28.0726744 |
||
, 1/В2 |
--- |
0.011 |
-0.602 |
-0.248 |
-0.139 |
-0.077 |
-0.127 |
-0.096 |
0.061 |
0.07 |
-0.664 |
По графику легко определить, что оптимальный режим составляет ?2 В, при этом имеет место максимальное ослабление комбинационных составляющих 3-го порядка с амплитудами и частотами и .
Коэффициент интермодуляционных составляющих , соответствующий этому ослаблению, согласно формулы (4) при амплитуде бигармонического интермодулирующего сигнала на выходе
В (рис. 3) равен:
=0,25··0,142=0,000377 раз
или в дБ: (дБ)=20lq k3=20lq0,000377?68 дБ.
Приравнивая вторую производную к нулю, находим корни полинома