ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. eISSN 1684-1719. 2025. №1

УДК: 621.317.619

о характеризации динамической нелинейности
сверхширокополосных устройств

Э.В. Семенов, М.А. Назаров, К.М. Полторыхин

Институт сильноточной электроники Сибирского отделения РАН
634055, Россия, Томск, просп. Академический, 2/3

Статья поступила в редакцию 8 ноября 2024 г.

Аннотация. Показано, что в известной системе характеристик сверхширокополосных нелинейно-инерционных устройств, получаемой в виде характеристических функций нелинейного рекурсивного фильтра, не обеспечивается раздельное представление статической и динамической нелинейности устройства. Предложена новая характеристика динамической нелинейности сверхширокополосных устройств, которая определяется как отношение заряда емкостного элемента в эквивалентной схеме фильтра к току через резистивный элемент. Продемонстрировано, что деление заряда емкостного элемента на зависимость резистивного тока от выходного напряжения исключает воздействие статической нелинейности устройства на предложенную характеристику динамической нелинейности. По смыслу данная характеристика динамической нелинейности примерно соответствует постоянной времени эквивалентной устройству RC-цепи. Аналитически показано, что при отсутствии нелинейных искажений в инерционной подсистеме объекта постоянная времени эквивалентной RC-цепи не зависит от выходного напряжения объекта. Такой вид характеристики допускает простое нормирование и наблюдение малых нелинейных искажений в широком диапазоне амплитуд сигналов. Практическое применение предложенной характеристики динамической нелинейности продемонстрировано на примере трехкаскадного усилителя мощности. Показано, что в выбранном примере отдельно характеризуемая динамическая нелинейность имеет величину, сопоставимую со статической нелинейностью.

Ключевые слова: динамическая нелинейность, сверхширокополосные устройства, нелинейные рекурсивные фильтры, переходные характеристики.

Финансирование: работа выполнена в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (проект № FWRM-2024-0001).

Автор для переписки: Семенов Эдуард Валерьевич, edwardsemyonov@narod.ru

Литература

1. Семенов Э.В. Моделирование влияния нелинейно-инерционных искажений в тракте основной частоты цифровых систем связи на целостность сигналов // Российский форум «Микроэлектроника 2024» / Сборник тезисов 10-й Научной конференции «ЭКБ и микроэлектронные модули». Сочи, Научно-технологический университет «Сириус», 23–28 сентября 2024 г. – М.: ТЕХНОСФЕРА, 2024. – С. 159–160.

2. Root D.E., Verspecht J., Sharrit D., Wood J., Cognata A. Broad-band poly-harmonic distortion (PHD) behavioral models from fast automated simulations and large-signal vectorial network measurements // IEEE Transactions on Microwave Theory Techniques. – 2005. – Vol. 53, No. 11. – P. 3656–3664. https://doi.org/10.1109/TMTT.2005.855728.

3. Arnstein D.S., Vuong X.T., Cotner C.B., Daryanani H.M. The IM microscope: a new approach to nonlinear analysis of signals in satellite communications systems // COMSAT Technical Review. – 1992. – Vol. 22, No. 1. – P. 93–123. – URL: https://www.artelllc.com/wp-content/uploads/T3-3-WhitePaper-XTV-Spring-1992-IM-Microscope.pdf (дата обращения 04.11.2024).

4. Semyonov E.V. Synthesis of behavioral models for circuits with nonlinearity less than model error // IEEE Transactions on Circuits and Systems II. Express Briefs. – 2023. – Vol. 70, No. 6. – P. 2216–2220. https://doi.org/10.1109/TCSII.2022.3231873.

5. Семенов Э.В. Анализ состава нелинейных искажений при видеоимпульсных воздействиях с применением поведенческих нелинейных моделей электрических цепей // Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника. – 2022 – Т. 25, № 2. – С. 29–39. https://doi.org/10.32603/1993-8985-2022-25-2-29-39.

6. Pedro J. C., Maas S. A. A comparative overview of microwave and wireless power-amplifier behavioral modeling approaches // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. – 2005. – Vol. 53, No 4. – P. 1150–1163. https://doi.org/10.1109/TMTT.2005.845723.

7. Semyonov E.V. Simple behavioral model of baseband pulse devices in the form of a second-order nonlinear recursive filter // IEEE Transactions on Circuits and Systems II. Express Briefs. – 2021. – Vol. 68, No. 6. – P. 2192–2196. https://doi.org/10.1109/TCSII.2020.3048819.

8. Назаров М.А., Семенов Э.В. Поведенческие модели сверхширокополосных устройств и их характеризация. – Томск : Изд-во Томск. гос. ун-та систем упр. и радиоэлектроники, 2023. – 74 с.

9. Назаров М.А., Семенов Э.В. Минималистичная система характеристик нелинейных видеоимпульсных устройств и ее измерение // Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника. – 2023. – Т. 26, № 4. – C. 123–132. https://doi.org/10.32603/1993-8985-2023-26-4-123-132.

Для цитирования:

Семенов Э.В., Назаров М.А. Полторыхин К.М. О характеризации динамической нелинейности сверхширокополосных устройств. // Журнал радиоэлектроники. – 2025. – №. 1. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2025.1.12