Eine Abweichung der Eingangs‑zu‑Ausgangs‑Übertragungsfunktion eines Verstärkers von einer linearen Verstärkung, sodass Ausgangsamplitude und ‑phase nichtlinear von der Eingangsgröße abhängen und Verzerrungsprodukte (Obertöne, Intermodulation), AM‑AM/AM‑PM‑Wandlung, erhöhtes EVM und mögliche Verletzung von Spektralgrenzen entstehen.

Prinzip

Nichtlinearität erzeugt neue Spektralkomponenten, deren Pegel von Eingangsamplitude und der Verstärker‑Übertragungsfunktion abhängen; mit zunehmender Ansteuerung in Kompressions‑/Sättigungsbereich wachsen inband‑Verzerrung und Out‑of‑Band‑Regrowth nichtlinear und verschlechtern Modulationsqualität sowie verursachen Störungen benachbarter Kanäle.

Demonstration

Illustratives Szenario → Die PA eines Senders wird bis in den Kompressionsbereich getrieben, um abgestrahlte Leistung zu maximieren. Erkennung → Gemessene Konstellation zeigt erhöhtes EVM und die Leistung in Nachbarkanälen steigt. Maßnahme → Absenken des Ansteuerpegels oder Einsatz digitaler Predistortion (DPD). Folge → EVM und angrenzende Leckagen nähern sich wieder konformen Werten.

Fehlanwendung

Annahme, dass jedwede Zunahme von Bitfehlern oder Nachbarkanalstörungen vom Kanalrauschen oder Fehlkonfiguration herrührt, statt von nichtlinearem Verhalten des Verstärkers; dadurch werden additive Rauscheffekte mit deterministischen Verzerrungsprodukten verwechselt.

Konsequenz

Verschlechterte Demodulation und erhöhte BER, mehr Retransmissions, mögliche Störung benachbarter Kanäle und regulatorische Nicht‑Konformität sowie reduzierte spektrale Effizienz.

Umkehrung

Linearitätsanforderungen können in schmalbandigen oder analogen Systemen, die Verzerrung tolerieren, gelockert werden; zudem lassen sich Nichtlinearitäten durch Linearisation (DPD, Feedback) kompensieren oder durch ausreichend Betrieb mit Back‑Off vermeiden. Manche Anwendungen nutzen Nichtlinearität bewusst (z. B. konstant‑envelope Modulation für Wirkungsgrad).

Abgrenzung

Eindeutig innerhalb: Leistungsverstärkerstufen nahe Sättigung, die Obertöne und Intermodulation erzeugen. Grenzfall: Mischer und Frequenzkonverter, die per Design nichtlinear sind, aber in der Systemanalyse berücksichtigt werden. Eindeutig außerhalb: rein lineare Basisbandsignalverarbeitung, die nur Quantisierungsrauschen einführt und keinen RF‑Regrowth verursacht.

Semantische Spannung

Linearität ↔ Effizienz — höhere Linearität (Back‑Off, DPD) reduziert spektralen Regrowth, belastet aber Effizienz, Kosten und Komplexität.

Synthese

Verstärker‑Nichtlinearität ist ein deterministischer Verzerrungsmechanismus, der Eingangsamplitudenverteilungen mit vorhersehbaren spektralen und Modulationsdegradation verbindet; das Systemdesign balanciert Linearität und Effizienz mittels Hardware‑Entscheidungen und digitaler Kompensation.