Мера нелинейности и оценка погрешности измерения характеристических функций устройств основной полосы частот второго порядка

DOI: 10.21293/1818-0442-2026-29-1-46-52

Скачать текст статьи в формате PDF

Скачать JATS xml

Аннотация: Актуальность. Наибольшую популярность для измерения устройств в настоящее время для поведенческих моделей приобрели X-параметры, которые не позволяют адекватно описать устройства основной полосы частот. Для устройств основной полосы частот с выбросом на плоской вершине переходной характеристики был разработан метод измерения на основе нелинейно-инерционной модели в виде нелинейного рекурсивного фильтра второго порядка. Но при этом для данного метода не была никак метрологически оценена методическая и инструментальная погрешность измерения. Цель исследования. Целью настоящей работы является оценка методической и инструментальной погрешности измерения характеристических функций устройств основной полосы частот по модели второго порядка путем разработки и измерения меры нелинейности второго порядка. Методы. Мера нелинейности представляет собой устройство, которое состоит из последовательного соединения катушки индуктивности и резистора, параллельно соединенных с конденсатором. На входе меры устанавливается резистор с номиналом на порядок больше, чем выходное сопротивление генератора, для исключения его влияния на результат измерения. На выходе также ставится резистор с номиналом на порядок меньше, чтобы исключить влияние входного сопротивления канала осциллографа. Измерение меры нелинейности проводится с помощью метода, основанного на нелинейно-инерционной модели в виде нелинейного рекурсивного фильтра второго порядка. Научная новизна. Показано, что разработанный метод измерения по нелинейно-инерционной модели в виде нелинейного рекурсивного фильтра второго порядка позволяет измерять устройство основной полосы частот с выбросом на плоской вершине переходной характеристики. Результаты. Показано, что систематическая погрешность измерения динамических параметров устройства не превышает 0,5%, что целиком может быть ассоциировано с инструментальной погрешностью измерения. Таким образом, методическая погрешность измерения тестируемым методом не обнаруживается на фоне других источников погрешности. Практическая значимость. Представленный метод измерения можно использовать для разработки измерительных приборов нового класса для характеризации устройств основной полосы частот с выбросом на плоской вершине переходной характеристики.

Ключевые слова: сверхширокополосные сигналы, поведенческие модели, нелинейный рекурсивный фильтр, характеристические функции, нелинейные импульсные измерения

Сведения о финансировании: Работа выполнена в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (проект № FWRM-2024-0001).

Библиография статьи:
Полторыхин К. М. Мера нелинейности и оценка погрешности измерения характеристических функций устройств основной полосы частот второго порядка / К. М. Полторыхин, Э. В. Семенов // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. – 2026. – Т. 29, № 1. – С. 46–52. DOI: 10.21293/1818-0442-2026-29-1-46-52

Авторы и правообладатели:

  • Полторыхин К. М. , Институт сильноточной электроники СО РАН (Томск, Россия), Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (Томск, Россия)
  • Семенов Э. В. , Институт сильноточной электроники СО РАН (Томск, Россия), Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (Томск, Россия)

  • 1. Quitadamo M.V. A SPICE Model of Operational Amplifiers for Electromagnetic Susceptibility Analysis / M.V. Quitadamo, F. Fiori // IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility. – 2022. – Vol. 64, No. 2. – P. 418–428. DOI: 10.1109/TEMC.2021.3135114.
  • 2. Brinson M. Advances in Qucs-S Schematic Capture for SPICE and Verilog-A Device Modelling and Circuit Simulation / M. Brinson, D. Tomaszewski // 29th International Conference on Mixed Design of Integrated Circuits and System (MIXDES). – Wrocław, Poland: IEEE Xplore, 2022. – P. 27–32. DOI: 10.23919/MIXDES55591.2022.9838038
  • 3. Gong Z. A Behavioral Model for Predicting Third-order Intermodulation Asymmetry Under Broadband Signal Excita-tion / Z. Gong, F. Dai, H. Zhou, L. Song // 2025 International Applied Computational Electromagnetics Society Symposium (ACES-China). – Huangshan, China, 2025. – P. 1–3. DOI: 10.23919/ACES-China66523.2025.11332990.
  • 4. A Novel Cardiff Model Coefficients Extraction Process Based on Artificial Neural Network / M. Tian, J. Bell, E. Azad, R. Quaglia, P. Tasker // 2023 IEEE Topical Conference on RF/Microwave Power Amplifiers for Radio and Wireless Ap-plications. – Las Vegas, NV, USA: IEEE, 2023. – P. 1–3. DOI: 10.1109/PAWR56957.2023.10046221.
  • 5. A Low Complexity Moving Average Nested GMP Model for Digital Predistortion of Broadband Power Amplifiers / W. Chen, X. Liu, J. Chu, H. Wu, Z. Feng, F. M. Ghannouchi // IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Pa-pers. – 2022. – Vol. 69, No. 5. – P. 2070–2083. DOI: 10.1109/TCSI. 2022.3150408
  • 6. Nonlinear System and Subsystem Modeling in the Domain / M.I. Sobhy, E.A. Hosny, M.W.R. Ng, E.A. Bakkar // IEEE Trans. on Microwave Theory and Techniques. – 1996. – Vol. 44, No. 12. – P. 2571–2579. DOI: 10.1109/22.554605.
  • 7. Pedro J.C. A Comparative Overview of Microwave and Wireless Power-Amplifier Behavioral Modeling Approaches / J.C. Pedro, S.A. Maas // IEEE Trans. on Microwave Theory and Techniques. – 2005. – Vol. 53, No. 4. – P. – 1150–1163. DOI: 10.1109/TMTT.2005.845723.
  • 8. Systematic Behavioral Modeling of Nonlinear Micro-wave/RF Circuits in the Time Domain Using Techniques from Nonlinear Dynamical Systems / D.E. Root, J. Wood, N. Tu-fillaro, D. Schreurs, A. Pekker // Proc. of the 2002 IEEE Intern. Workshop on Behavioral Modeling and Simulation. – Santa Rosa, USA: IEEE, 2002. – P. 71–74. DOI: 10.1109/BMAS. 2002.1291060
  • 9. Broadband Poly-Harmonic Distortion (PHD) Beha-vioral Models from Fast Automated Simulations and Large-Signal Vectorial Network Measurements / D.E. Root, J. Ver-specht, D. Sharrit, J. Wood, A. Cognata // IEEE Trans. on Mi-crowave Theory and Techniques. – 2005. – Vol. 53, No. 11. – P. 3656–3664. DOI: 10.1109/TMTT.2005.855728.
  • 10. Predicting Amplifier Intermodulation Distortion from Single-Tone Measurement/Simulation / R. Kishikawa, K.K. Tokgöz, H. Ito, S. Amakawa // 2025 Asia-Pacific Micro-wave Conference (APMC). – Jeju, Republic of Korea: IEEE, 2025. – P. 1–3. DOI: 10.1109/APMC65046.2025.11378877.
  • 11. Induced Current Mismatch Correction Based on X pa-rameters Theory / M.G. Palomo, S.O. Ruiz, A. Medina-Rull, E.G. Marín et al. // 2024 54th European Microwave Conference (EuMC). – Paris, France: IEEE, 2024. – P. 260–263. DOI: 10.23919/EuMC61614.2024.10732271.
  • 12. Semyonov E.V. Simple Behavioral Model of Base-band Pulse Devices in the Form of a Second-Order Nonlinear Recursive Filter // IEEE Trans. on Circuits and Systems II: Express Briefs. – 2021. – Vol. 68, Iss. 6. – P. 2192–2196. DOI: 10.1109/TCSII.2020.3048819.
  • 13. Назаров М.А. Минималистичная система характе-ристик нелинейных видеоимпульсных устройств и ее изме-рение / М.А. Назаров, Э.В. Семенов // Известия вузов Рос-сии. Радиоэлектроника. – 2023. – Т. 26, № 4. – С. 123–132. DOI: 10.32603/1993-8985-2023-26-4-123-132.
  • 14. Назаров М.А. Поведенческие модели сверхширо-кополосных устройств и их характеризация / М.А. Назаров, Э.В. Семенов. – Томск: ТУСУР, 2023. – 74 с.
  • 15. Полторыхин К.М. Измерение нелинейных и дина-мических характеристик устройств основной полосы частот с выбросом на плоской вершине переходной характери-стики / К.М. Полторыхин, Э.В. Семенов // Изв. высших учеб. заведений России. – 2025. – Т. 28, № 4. – С. 109–118. DOI: 10.32603/1993-8985-2025-28 4-109-118.
Адрес редакции

  634050, г. Томск, пр. Ленина, 40, МК, каб. 310/2

  (3822) 701-582, внутр.: 1456

  journal@tusur.ru