Compression de gain

Le gain est une opération linéaire. La compression du gain n'est pas linéaire et, en tant que telle, son effet est une distorsion, en raison de la non-linéarité de la caractéristique de transfert qui entraîne également une perte de "pente" ou de gain "différentiel". Ainsi, la sortie est inférieure à ce que l'on attendait en utilisant le gain de l'amplificateur du " modèle de petit signal ".

Dans le cas de l'écrêtage, le signal est brusquement limité à une certaine amplitude et est donc déformé en restant sous ce niveau. Cela crée des harmoniques supplémentaires qui ne sont pas présentes dans le signal d'origine.

Une limitation "douce" signifie qu'il n'y a pas de "point d'inflexion" net dans la caractéristique de transfert. Un signal sinusoïdal qui a été légèrement écrêté ressemblera plus à une signal carré, avec des bords plus arrondis, mais aura toujours une distorsion avec de nombreuses harmoniques supplémentaires.

La compression du gain est causée par les caractéristiques non linéaires du composant lorsqu'il fonctionne à de grandes amplitudes. Avec n'importe quel signal, lorsque le niveau d'entrée est augmenté au-delà de la plage linéaire de l'amplificateur, une compression du gain se produit[1].

Le point de fonctionnement d'un transistor peut se déplacer avec la température, donc une puissance de sortie plus élevée peut entraîner une compression en raison de la dissipation du collecteur. Mais il ne s'agit pas d'un changement de gain, mais d'une distorsion non linéaire. Le niveau de sortie reste relativement le même lorsque le niveau d'entrée augmente. Une fois que la partie non-linéaire de la caractéristique de transfert d'un amplificateur est atteinte, toute augmentation de l'entrée ne sera pas compensée par une augmentation proportionnelle de la sortie. Il y a donc compression du gain. De plus, à ce moment-là, comme la fonction de transfert n'est plus linéaire, il en résulte une distorsion harmonique.

Dans la compression intentionnelle (parfois appelée contrôle automatique de gain ou compression du niveau audio) telle qu'elle est utilisée dans les dispositifs appelés "compresseurs d'amplitude dynamique", le gain global du circuit est activement modifié en réponse au niveau de l'entrée dans le temps, de sorte que la fonction de transfert reste linéaire sur une courte période de temps. Une onde sinusoïdale entrant dans un tel système ressemblera toujours à une onde sinusoïdale à la sortie, mais le gain global varie en fonction du niveau de cette onde sinusoïdale. Au-delà d'un certain niveau d'entrée, l'onde sinusoïdale de sortie aura toujours la même amplitude. Le niveau de sortie de la compression intentionnelle varie dans le temps, afin de minimiser le comportement non linéaire. Avec la compression de gain, c'est l'inverse, sa sortie est constante. À cet égard, la compression intentionnelle a un but moins artistique.

Un amplificateur linéaire RF à faible facteur de bruit, s'il est alimenté entre une antenne directionnelle et un récepteur grand public de 900 MHz, devrait améliorer la portée de transmission. Cela fonctionne, mais le récepteur peut aussi capter un couple de stations UHF autour de 700 MHz.

Par exemple, si le canal 54 transmet des signaux modulés en AM, FM, et PM avec une puissance de 6 MW, le récepteur RF, s'attendant à −80 dBm de puissance reçue, serait grossièrement surchargé et générerait des produits d'intermodulation. C'est un effet typique de la compression de gain.