Ю.А. Брюханов – д.т.н., профессор, зав. кафедрой инфокоммуникаций и радиофизики, 

Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова

E-mail: bruhanov@uniyar.ac.ru

К.С. Красавин – аспирант, 

Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова E-mail: krasskir93@gmail.com

Постановка проблемы. В радиопередающих устройствах нелинейные явления обычно имеют место в выходном мощном усилителе, соединенном с передающей антенной. Такой усилитель должен иметь высокий коэффициент полезного действия.

Цель. Провести анализ влияния нелинейности однотактного и двухтактного мощных выходных усилителей на искажения немодулированного гармонического сигнала и модулирующего сигнала в амплитудно-модулированном сигнале.

Результаты. В качестве резонансной нагрузки использован параллельный колебательный контур с добротностями, равными 5 и 10. Характеристика нелинейного элемента задана при помощи кубического двучлена. Исследованы два режима работы нелинейного элемента: с отсечкой тока коллектора и без отсечки. Полагалось, что демодуляция модулированного сигнала осуществляется с помощью синхронного квадратурного амплитудного детектора. Оценка величины искажений исследуемых сигналов производилась с помощью коэффициента нелинейных искажений КНИ. Приведены рассчитанные зависимости КНИ от амплитуды входного сигнала и угла отсечки в случае гармонического сигнала и от коэффициента модуляции амплитудномодулированного сигнала. Установлено, что при гармоническом сигнале в однотактном безынерционном усилителе в отсутствие отсечки тока искажения пропорциональны амплитуде входного напряжения U и при величине напряжения 0,5 коэффициент нелинейных искажений достигает 17,63%, а в резонансном усилителе искажения уменьшаются и при напряжении 0,5 КНИ  {2,08; 1,16%} для добротностей Q  {5; 10} соответственно. В случае двухтактного безынерционного усилителя величина искажений гармонического сигнала в 3,56 раза меньше, чем в однотактном усилителе, и составляет 11,11% для угла отсечки 90°, а в случае амплитудно-модулированного сигнала величина искажений модулирующего колебания для двухтактного усилителя в 5,25 и 5,9 раза меньше, чем для однотактного усилителя с углом отсечки 90°.

Практическая значимость. Результаты работы могут быть использованы при проектировании систем обработки сигналов.

1. Мамонкин И.Г. Усилительные устройства. М.: Связь. 1966. 400 с.
2. Liang C., Jong J., Stark W.E., East J.R. Nonlinear Amplifier Effects in Communications Systems // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. August 1999. V. 47. № 8. P. 1461−1466.
3. Jantunen P., Gamez G., Laakso T. Measurements and Modelling of Nonlinear Power Amplifiers // Proc. of the 6th Nordic Signal Processing Symposium – NORSIG 2004. Espoo, Finland. June 2004. P. 328−331.
4. Lin F-L., Chen S-F., Chuang H-R. Effects of RF-circuit Nonlinear Distortion on Digitally Modulated Signals in Wireless Communication // Microwave Journal. September 2000. V. 43. № 9. P. 126−138.
5. Смирнов А.В. Исследование эффекта АМ-РМ искажений при высокоэффективном усилении мощности // Электросвязь. 2016. № 4. С. 61−64.
6. Aschbacher E., Rupp M. Modelling and Identification of a Nonlinear Power-Amplifier with Memory for Nonlinear Digital Adaptive Pre-Distortion // 4th IEEE Workshop on Signal Processing Advances in Wireless Communications – SPAWC 2003. Rome, Italy. August 2004. P. 658−662.
7. Kharchenko V., Grekhov A., Ali I. Influence of Nonlinearity on Aviation Satellite Communication Channel Parameters // Proc. of the National Aviation University. 2015. № 4(65). P. 12−21.
8. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: ЛЕНАНД. 2016.
9. Фомин Н.Н. и др. Радиоприемные устройства. М.: Горячая линия – Телеком. 2007. 520 с.
10. Золотарев И.Д. Нестационарные процессы в резонансных усилителях фазово-импульсных измерительных систем. Новосибирск: Наука. 1969. 176 с.