Точка децибельной компрессии P1dB

При проектировании ВЧ-техники, расчете аналогового тракта часто используется такой параметр, как точка децибельной компрессии P_1dB. Ниже приведено определение, описана область применения, указан ряд примечаний относительно взаимосвязи с другими праметрами.

Пусть x(t) — сигнал на входе системы.

x(t)=√2√P_x·sin(ω₀t),

где P_x— мощность сигнала x(t). Отобразим на графике в логарифмическом масштабе зависимость мощности выходного сигнала от мощности P_xвходного сигнала, заданной частоты ω₀, рис. 1.

Рис. 1. Точка децибельной компрессии P1dB

Как и следовало ожидать, при малом уровне входного сигнала график совпадает с прямой с тангенсом угла наклона равным единице. Этот участок соответствует режиму, близкому к линейному (участок несущественной нелинейности). Далее график выходной мощности меняет наклон и становится более пологим вплоть до точки, когда усилитель входит в насыщение. Этот участок соответствует существенной нелинейности.

Очевидно, что аппроксимацией степенным рядом можно пользоваться только при малом входном сигнале. Таким образом, необходим параметр, определяющий границы использования аппроксимации и характеризующий некоторым образоммаксимальную выходную мощность усилителя. (Существует ряд задач, где нелинейность не важна, а основным критерием является максимальный уровень на выходе, например, при усилении сигнала гетеродина для пассивного балансного смесителя.)

Таким параметром является точка децибельной компрессии P_1dB (One-decibel Compression Point), равная такой мощности сигнала на выходе, при котором отличие от ассимптотической линейной характеристики составляет 1 dB (рис. 1). Обычно точку децибельной компрессии относят к выходу усилителя и обозначают OP_1dB или просто P_1dB, при характеризации по входу — IP_1dB. Из определения, очевидно, следует

OP_1dB=IP_1dB+(G-1),    [dB],

где G — коэффициент усиления (dB).

На практике принято эмпирическое правило — считают, что область несущественной нелинейности лежит ниже точки децибельной компрессии на 6-10 dB. Т.е. оценка интермодуляционных искажений, изначально основанная на степенном ряде, применима только в том случае, если уровень выходного сигнала лежит в этом диапазоне. У усилителей с глубокой отрицательной обратной связью (большая часть gain block'ов) переход от линейной области к существенно нелинейной достаточно резкий, и максимальная выходная мощность P_sat больше точки децибельной компрессии всего на 1-1.5 dB.

Поскольку точка децибельной компрессии определена для синусоидального сигнала заданной частоты, то в документации на компоненты часто приводят графики зависимости P_1dB от частоты.