(一)非線性系統(tǒng)的模型

當(dāng)信號幅度很小時，模擬和射頻電路可以通過線性模型來近似，不過，小信號線性模型無法預(yù)測系統(tǒng)的非線性。

當(dāng)需要考慮無記憶系統(tǒng)的非線性時，其輸入/輸出特性可以近似為：

當(dāng)信號很小時，后面兩項可以忽略不計，因此此時，α1即為系統(tǒng)的小信號增益。

設(shè)：

將上式代入輸入/輸出特性曲線，可得到：

由上式可知，當(dāng)輸入為小信號時，系統(tǒng)的增益為

這邊， α1 和α3的符號相反。

因為，如果α1 和α3的符號相同，則當(dāng)信號足夠大時，系統(tǒng)的增益也會變的很大，這是不現(xiàn)實的。

我們熟知的射頻器件，比如說放大器等，在大信號輸入時，增益都會壓縮的。如下圖所示。當(dāng) α1α3 < 0 時，信號x(t)=A cos ωt輸入到系統(tǒng)后的增益隨著 A 上升而下降。

(二) 1dB壓縮點的定義

可以通過“1-dB 壓縮點”來衡量增益下降的程度。

“輸入1-dB 壓縮點”定義為導(dǎo)致增益下降 1 dB 的輸入信號電平，此時輸出電平 Aout 在 1-dB 壓縮點(Ain,1dB) 處低于其理想值 1dB。如下圖所示。

那1dB壓縮點代表什么呢?

20log((0.89*A)/A)=-1dB。

所以,1dB壓縮點代表系統(tǒng)增益下降約11%。

(三)系統(tǒng)增益壓縮后的影響

系統(tǒng)增益壓縮后，真的有關(guān)系么？

這要分情況討論。

case1:

如果信號的幅度攜帶信息，那這個時候，信號會因壓縮而失真，這個時候系統(tǒng)對增益壓縮的容忍度是很低的。

case2:

如果信號的幅度不攜帶信息(比如頻率調(diào)制)，則可以容忍增益壓縮。因為系統(tǒng)增益壓縮了，代表輸入信號足夠大，接收機肯定能接收并解調(diào)出這個信號。

case3:

如果有用信號幅度比較小，但是旁邊有比較大的干擾信號，如下圖所示，這兩個信號同時被接收機接收。這時，則會產(chǎn)生不利影響。

因為，雖然有用信號本身很小，但是因為干擾信號的存在，接收機的增益還是會被壓縮。

這個時候，接收機的靈敏度會降低，即使在頻率調(diào)制下也是如此。

（四）case3時的理論計算和仿真驗證

那在case3時，到底會有多少影響呢？

假設(shè)，輸入信號為：

經(jīng)過一番推導(dǎo)，如下圖所示：

所以，對于有用信號，其增益為：

，因為A1<

對于干擾信號，其增益為：

，因為A1<

所以 ，當(dāng) α1α3 < 0時，有用信號的增益和干擾信號的增益都會下降，但是下降的程度不太一樣。

由下面的推導(dǎo)可知，當(dāng)干擾信號的增益下降1dB時，有用信號的增益下降2.13dB。

現(xiàn)在用ADS進行仿真，看仿真值和理論計算值是否能吻合。

由上圖仿真結(jié)果可知，仿真值和理論值符合。

當(dāng)然，這也還只是仿真和理論值，如果要確認(rèn)的話，還得實測。

有條件的朋友，可以在實驗室搭個環(huán)境測試一下。

審核編輯：湯梓紅