Нелинейные искажения в основном обязаны активным устройствам и применительно к СКТ рассматриваются при многочастотном воздействии (набор частот w₁, w₂ … w_n). С увеличением уровня входного сигнала коэффициент передачи усилителя уменьшается. При этом выходная мощность перераспределяется на полезную выходную мощность и гармонические составляющие.

В нелинейном устройстве напряжение выходного сигнала в общем случае зависит от бесконечного числа членов, каждый из которых обязан одному или нескольким (предполагается синусоидальные колебания) членам на входе, а также от взаимодействия двух или более членов. Передаточная функция может быть записана в следующем виде:

U_вых = a₀ + a₁U_вх + a₂U²_вх + ... + a_nUⁿ_вх

Если входной сигнал U_вх представляет собой m синусоидальных составляющих:

U_вх = U₁sin(φ₁t + φ₁) + U₂sin(φ₂t + φ₂) + ... + U_msin(φ_mt + φ_m)

то выходной сигнал представляет собой набор членов, каждый из которых может быть выражен в традиционной алгебраической форме:

C·U_i·a_n·sin(φ_it + φ_i)

где: С – числовой множитель;

φ_i – фазовый сдвиг;

U_i – величина, зависящая от взаимодействия амплитуд мощностей входных сигналов (U₁, U₂ и т.д.);

a_n– коэффициент передаточной функции;

φ_i = 2π·f_i – круговая частота, являющаяся суммой или разностью целых положительных кратных чисел одной или более входных частот, например: 4ω₂, 2ω₁ - ω₃, 4ω₁ - ω₂, 2ω₁ + ω₂ + ω₃ и т.п.

Или, в иной форме записи:

ω_i = p₁·ω₁ ± p₂·ω₂ ± p₃·ω₃± ... ± p_m·ω_m

Здесь р₁, р₂ … р_m – целые положительные числа (включая ноль).

Каждая составляющая выходного сигнала с n >1 является продуктом нелинейных искажений. Например, 4ω₂ – гармоническая составляющая 4-го порядка от основной частоты ω₂. Если частота сформирована из двух или более составляющих, например, 2ω₁ - ω₃, то она именуется продуктом интермодуляционных искажений. Порядок искажений определяется как сумма коэффициентов р от набора частот w_i. Например, ω₁ + ω₂ - искажения второго порядка (р₁ + р₂ = 2), а 2ω₁ + ω₂ – искажения третьего порядка (2р₁ + р₂ = 3), точно также, как и ω₁ + ω₂ - ω₃.

Коэффициенты разложения а₁, а₂ … а_n относительно быстро уменьшаются с увеличением числа n, в связи с чем на практике ограничиваются рассмотрением искажений не выше 3-го порядка, т.е. IMA2 и IMA3 (IMA – Inter Modulation Amplitude - интермодуляционная амплитуда). Часто в литературе встречается и иная аббревиатура – IMD (Inter Modulation Distortions) – интермодуляционные искажения, что более логично.

В общем случае, при воздействии двух сигналов (f_а и f_b, см. рис.), комбинационные составляющие появляются на частотах f_i = |n·f_a ± m·f_b|. Сумма коэффициентов m и n (0, 1, 2 …) и определяет порядок искажений.

При увеличении входной мощности Р_вх увеличиваются выходные мощности основной частоты, второй и третьей гармоник пропорционально первой, второй и третьей степеням (см. рисунок). Все линии пересекаются в условной точке пересечения, именуемой как Р_ip (Intercept Point):

Правило: при увеличении (уменьшении) выходного уровня сигнала усилителя на ΔdB, интермодуляционные составляющие 2-го порядка (IMA2) повышаются (или понижаются) также на ΔdB, а интермодуляционные составляющие 3-го порядка (IMA3) повышаются (или понижаются) также на 2 dB.

P_2ω1 = 2P_1ω1 - P_ip(dBm);

P_1dB = P_ip - 9(dBm);

P_ИМС = P_3ω1 = 3P_1ω1 - 2P₁(dBm).