2020年9月14日 星期一

[微波通訊技術]-放大器線性度分析_Analyze linearity of amplifier

[微波通訊技術]-放大器線性度分析_Analyze linearity of the amplifier 

        在電子或是通訊領域中,放大器是個非常普遍及必需的電子元件之一,且通常對於特性有局定性的指標作用,常常聽到PA (power amplifier)的P1dB是多少,LNA (low noise amplifier)的IIP3是多少,這些都是用來衡量放大器的重要指標之一。在進入分析之前,有個問題可以思考一下,那就是線性的的好壞對於放大器有什麼影響?
        通常放大器愈線性,就愈不容易出現信號失真的情形。一般來說,理想上放大器的功用就是將信號放大數倍(例如10倍),這樣一來就容易分析該信號,但是現實中的放大器沒有這麼好用,通常在較小的信號輸入時,可以維持固定的數倍放大(例如10倍),但當輸入信號愈來愈大時,則放大的倍率可能就沒辦法維持固定的放大倍率(例如小於5倍)。舉個簡單的例子,當對著擴音器說話時,若說話的聲音不大,則透過擴音器的喇叭則可明顯的聽出說話的聲音有被放大,若加大說話音量,喇叭發出的聲音也會跟地提高,此時擴音器及喇叭可以看做是被操作在線性區,但持續加大說話音量,則在喇叭附近聽到的聲音好像沒有繼續加大了,好像被什麼東西限制住了,此時擴音器或是喇叭就進入了飽和的狀態。
        P1dB是一個常用來判斷PA線性度的一個指標,其全名是輸出功率1dB壓縮點(1dB power compression)。P1dB的意義為當放大器操作在線性區時,輸出功率正比於輸入功率,則輸出功率與輸入功率的比值稱為增益(gain),又因為此放大器操作在線性區,所以稱之為線性增益。隨著輸入功率的增加,此放大器漸漸地進入非線性區,或稱作飽和區,則輸出功率與輸入功率的比值會漸漸變小,即增益變小,當增益小於線性增益1dB時,此時的輸出功率就叫做P1dB。過了P1dB,即使再增加輸入功率,輸出功率就幾乎不太會增加了。
        當然,有功率的1dB壓縮點,就有增益的1dB壓縮點,通常標記為G1dB

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