Представляет оценку снизу

Существует ряд методов оценки нелинейности. Общим для всех методов является то, что измеряется энергия продуктов нелинейного преобразования, а отличаются методы видом измерительного сигнала.

Оценка нелинейности

амплитудной характеристики (АХ)

Амплитудной характеристикой (АХ) называется зависимость выходного напряжения (тока) от входного:

(11.1)

Если эта характеристика линейна, то спектр на выходе устройства с такой характеристикой не может быть богаче спектра на входе (беднее может!)

Если АХ нелинейна, то на выходе появляются частотные составляющие, которых не было на входе. Эти составляющие являются продуктами нелинейного преобразования и в системах связи приводят к нелинейным искажениям.

Какие конкретно появляются составляющие зависит от вида нелинейности, амплитуды и формы входного сигнала и ряда других причин.

В технике связи нелинейные искажения особенно нежелательны в трактах систем многоканальной связи с частотным разделением каналов и в трактах электроакустических устройств. В первом случае они приводят к переходным помехам между каналами, а во втором к неприятным слуховым ощущениям.

Для оценки нелинейных искажений необходимо ввести соответствующий количественный показатель и аппаратуру для его измерения.

11.1. Одночастотный метод.

Измерительный сигнал – синусоида, а количественная характеристика коэффициент гармоник: ×100% (11.2)

где среднеквадратичное значение измерительного сигнала (т.е.сигнала на входе измеряемого устройства)

- среднеквадратическое значение i -ой гармоники (i- номер гармоники) сигнала на выходе измеряемого устройства.

Очевидно, что коэффициент гармоник измерять в практике связи затруднительно – необходим доступ к началу и к концу линии. Поэтому вводится коэффициент нелинейных искажений (): ×100% (11.3)

В отличие от коэффициента гармоник, здесь нормировка (т.е. знаменатель) производится к сумме среднеквадратичных значений всего выходного сигнала (т.е. в отличие от числителя суммируются с первой, а не со второй гармоники).

Между этими коэффициентами существует функциональная связь.

Упрощенная структура прибора для измерения коэффициента нелинейных искажений представлена на рис.55.

Фильтр

Входное устройство

Усилитель с регулируемым коэффициентом усиления

Квадратичный вольтметр

·

Рис.11.1.

Прибор состоит из входного устройства, которое развязывает прибор с измеряемой цепью, фильтра, который должен отфильтровать первую гармонику. Такой фильтр может быть либо фильтром НЧ, либо режекторным, как показано на рис.11.2.

Режекторный фильтр

Первая гармоника

Фильтр НЧ

К(w)

w

Рис.11.2

Вольтметр проградуирован в процентах.

Процесс измерения сводится к следующему:

На вход прибора подают сигнал с испытуемого устройства, переключатель в положении «1» («калибровка»), то есть на вольтметр через усилитель поступает весь сигнал. Регулируя коэффициент усиления, добиваются показания 100% т.е. единице будет равен знаменатель в выражении для.

Устанавливают переключатель в положение «2» («измерение») и настройкой фильтра убирают первую гармонику – остаются гармоники, составляющие продукт нелинейного преобразования синусоидального измерительного сигнала. Эти нелинейные продукты поступают на вольтметр через усилитель, с коэффициентом усиления, установленном при калибровке. Так как знаменатель в результате калибровки равен 1, то показание вольтметра (проградуированного в процентах!) и будет.

Метод достаточно прост, но обладает рядом недостатков:

Дело в том, что при синусоидальном сигнале нелинейными продуктами являются только её гармоники. Но любой сигнал, используемый в телекоммуникациях для передачи сообщения, обладает спектром большим чем одна гармоника.

Сигнал, состоящий из двух синусоид с частотами и, в общем случае после нелинейного преобразования имеет спектр:

,

то есть в выходном сигнале кроме гармоник присутствуют комбинационные продукты, (например +, - и т.п.) Таким образом, при синусоидальном измерительном сигнале не будет учтен целый класс нелинейных продуктов (комбинационных), тогда как в информационном сигнале эти продукты будут.

Дата добавления: 2014-01-04