Sau đây ta có thể thấy rõ bằng việc xem xét kỹ biểu thức (2.17).Công suất đầu ra hài bậc 3 (Pout H, 3) quan hệ với công suất đầu ra cơ bản Pout F, và điểm chắn đầu ra hài bậc 3 OIP3H bởi:
3 , , , 3 2 3, out F out H OIP H p p p = (2.18)
Công suất IM đầu ra Pout IM, 3tại một tần số ±2f1± f2 quan hệ với các
công suất 2 tín hiệu cơ bản đầu ra, Pout F, 1tại f1 và Pout F, 2 tại f2, và điểm chắn IM bậc 3 OIP3IM, bởi: 2 , 1 , 2 , 3 1 2 2 3, ( 2 ) out F out F out IM OIP IM p p p f f p ± ± = (2.19)
Chú ý Pout F, là công suất của tín hiệu cơ bản mà có tần số gấp đôi trong công thức cho tần số đầu ra các IM. Điều đó với hai tần số là f1 sẽ khác nhau đối với các IM khác nhau. Trong gần vùng tần số tín hiệu cơ bản, mỗi IM sử dụng tần số gần tần số của 2 tín hiệu cơ bản nhất trong
biểu thức (2.17), vì vậy Pout F, 1là công suất của tín hiệu cơ bản mà tạo ra hài gần nhất. Ví dụ, trong hình (2.7) công suất tại a đạt được bằng bình phương công suất tại c và tại f, trong khi mà công suất tại b chỉ sử dụng một lần.
Tỷ số của hài bậc 3 với tín hiệu cơ bản đầu ra mong muốn có thể tính được bằng cách chia biểu thức (2.18) cho Pout F, :
2, 3 , , 3 , 2 , , out H out F out F OIP H p p p = p (2.20)
Tỷ số của một IM3 với tín hiệu cơ bản gần nhất nó, hoặc tín hiệu cơ bản mà tạo ra hài bậc 3 gần nhất là, từ biểu thức (2.19).
, 3 1 2 , 1 , 22 2
, 1 3,
( 2 )
out IM out F out F
out F OIP IM
p f f p p
p p
± ±
= (2.21)
Những biểu thức này có thể được viết dưới dạng theo các hệ số được nhập vào hoặc theo dB trong cùng kiểu như giải thích tại phần 2.1.2
Từ các biểu thức (2.1; 2.2 và 2.17) và định nghĩa điểm chắn thì biên độ đầu ra tại IP3IM thoả mãn:
3
3, 1 3, 3 3,
3( ) ( )
4
OIP IM IIP IM IIP IM
A = a A = a A (2.22) Vì vậy 2 3, 1 3 4 ( ) 3 OIP IM A = a a (2.23)
Bao hàm một công suất, tiêu tán trong điện trở R qua với điện áp xuất hiện, của:
13, 3, 3 2 ( ) 3 IIP IM a p R a = (2.24) c. Số hạng bậc lẻ khác
Số hạng cuối của biểu thức (2.1) có thể tính được bằng cách nhân biểu thức (2.17) với biểu thức (2.5) và thay a2a3bằng a5. Mặt khác như với bậc chẵn, hệ số dòng một chiều trong biểu thức (2.5) gây ra tất cả các tần
số ở số hạng bậc 3 xuất hiện trong số hạng bậc 5 và như trường hợp trên, độ lớn của số hạng bậc 3 có dạng d a C3 3 3+d a C5 5 5+d a C7 7 7+..., ở đây số hạng
đầu tiên trội hơn tại mức thấp, nhưng các số hạng khác giải thích sự uốn cong tại mức cao. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Trong một kiểu tương tự, từ biểu thức (2.17) chứa các tín hiệu có tần số cơ bản, các tần số cơ bản chứa đựng bên trong này và bổ xung các số hạng bậc lẻ giải thích sự uốn cong của đáp ứng cơ bản tại mức cao. Sự uốn cong của đường cong hệ số khuếch đại cho cos ( )ϕa t là do số hạng An bắt nguồn từ tính phi tuyến bậc n.
Tuy nhiên, việc nhân với cos ( )ϕa t cũng chứa công suất của B (dải thông tạp âm). Như vậy, khi một tín hiệu mạnh có mặt ở ϕb( )t , độ khuếch đại cho cos ( )ϕa t có thể bị ảnh hưởng nghiêm trọng bởi biên độ tín hiệu tại
b( )t
ϕ . Điều này có thể gây ra sự giảm độ nhạy, và làm giảm cường độ tín hiệu, và độ nhạy của một tín hiệu khi có mặt của một tín hiệu mạnh khác. Nó cũng có thể gây ra xuyên điều chế bởi vì khi một tín hiệu mạnh có biên độ được điều chế, độ khuếch đại của tín hiệu yếu hơn sẽ thay đổi như thay đổi biên độ của tín hiệu mạnh, gây ra sự điều biến biên độ làm cho tín hiệu chuyển từ mạnh sang tín hiệu yếu.
2.2 Các loại méo trong bộ khuếch đại công suất
Trong phần này ta giới thiệu một số dạng méo trong bộ khuếch đại RF là: tín hiệu đơn (méo hài), đa tín hiệu (méo điều chế tương hỗ), méo pha.
2.2.1 Méo do sự điều chế tương hỗ (IMD)a. Khái niệm a. Khái niệm
Điều chế tương hỗ (Intermodulation) là sự điều biến lẫn nhau của các thành phần của một sóng phức hợp, tạo ra những sóng mới mà các tần số
của chúng bằng các tổng và các hiệu của các bội nguyên của các tần số thành phần của sóng phức hợp ban đầu:
Méo do điều chế tương hỗ là một dạng méo phi tuyến đặc trưng bởi sự xuất hiện các tần số ra bằng các tổng và các hiệu của các bội nguyên của các thành phần tần số vào; Các thành phần hài cũng có mặt ở đầu ra thường không được gộp vào như một phần của méo do điều biến.
Hình 2.10 Đồ thị khái niệm méo do điều chế tương hỗ