Introduction to Satellite Communication 3rd Edition

Figure 5.29
(a–d) AM from two carriers results in intermodulation products in the output of a
nonlinear amplifier.

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5.4
Distortion and Impairments
187
is unacceptable for most transmission modes, although the products do not fall
directly on top of the carriers in that example. However, as the total input power
is reduced (i.e., as the input is backed off), the level of the products also decreases
but at a somewhat greater rate. As illustrated in Figure 5.27(a), a total input power
backoff of 10 dB results in an IMD product that is approximately 20 dB below
the carrier level. The fact that downlink carrier power drops at the same time
means that an optimum point of link operation is reached where the sum of link
noise and IMD is minimized (illustrated in Figure 5.19).
The principle of how nonlinearity acts on FDMA is shown at the left of Figure
5.30. The FDMA system illustrated occupies a single transponder and consists of
four equal amplitude carriers with rectangular-shaped modulation each transmitted
from a different Earth station. The amplitude and phase nonlinearity of the satellite
power amplifier respond to the rapid amplitude fluctuations of the composite
signal. The output spectrum, shown at the lower left of the figure, contains IMD
products in the form of small carriers with triangular-shaped modulation. Each
such product is the result of the interaction of combinations of either two or three
of the input carriers, according to the following algebraic relationships:
F
(2)
=
2F
a
−
F
b
F
(3)
=
F
a
+
F
b
−
F
c
where F
a
, F
b
, and F
c
are the frequencies of sets of three different carriers in the
input.
The combinations on the right side of the equations are frequencies in the same
band as the carriers themselves and can overlap useful information. The degree of
overlap depends on the number of carriers and their placement in the RF channel,
as governed by the formulas. It is important to note that the modulation on the
IMD products is a combination of the original carrier modulations; IMD products,
therefore, occupy a greater bandwidth than any one carrier. With enough input
carriers and wide enough modulation, the spectrum of the IMD appears as a noise