功放是發(fā)射電路的核心器件,特別是對于寬帶傳輸,功放對非恒包絡(luò)的調(diào)制方式影響更大,可以說PA是非恒包絡(luò)調(diào)制方式發(fā)射機的指標和工作時間的決定性器件。
功放的調(diào)試和測試一般用矢網(wǎng)調(diào)匹配,調(diào)增益,調(diào)功率和效率,用信號源和頻譜儀調(diào)線性。
兩套設(shè)備反復使用,最終實現(xiàn)功放的功率、線性、效率的最佳匹配。
為什么要用兩套儀表測試功放,一個功放從選型到輸出需要測試哪些數(shù)據(jù)?
1.匹配
功放是一個有源器件,為了獲得高功率輸出,根據(jù)P=U2/R,功率越大的管子,阻抗越小,為了信號的最大功率傳輸,必須要做阻抗匹配。而矢網(wǎng)就是完成實際操作測試的sourcepull和loadpull的儀表。完成了輸入輸出的匹配就是完成了初步的功放匹配設(shè)計。
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2.頻率和功率的掃描
輸入輸出匹配完,就要對功放的工作頻率和輸出功率進行測試,矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀可以實現(xiàn)對頻率和功率的掃描,完成功放的帶寬和功率的范圍測試。
3.功放的線性
在前面的文章中講過,對于寬帶功放來說,功放有記憶效應(yīng),而記憶效應(yīng)是制約DPD的效果的關(guān)鍵因素。功放記憶效應(yīng)的產(chǎn)生是因為AM-PM的發(fā)散,要想DPD實現(xiàn)很好的線性化效果,準確的AMPM失真模型必不可少。而矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀可以測試功放的AM-PM失真,為DPD模型提供準確的測試數(shù)據(jù)。
AMPM失真是衡量功放線性化更為準確的數(shù)據(jù)。但是對于射頻工程師來說,無法直觀的去顯示功放的失真。
功放的失真一般用兩種方式來體現(xiàn),一是互調(diào)。
互調(diào)對于做功放模塊的工程師來說是常用的指標。
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注意看上面雙音信號的泰勒級數(shù)展開,雙音信號不管是不是經(jīng)過非線性器件,都會有互調(diào)信號的產(chǎn)生,這也就是為什么功放回退到一定程度,互調(diào)不變化的原因。
一般用信號源和頻譜儀測試互調(diào)指標。
互調(diào)于輸出功率和OIP3的關(guān)系如下面公式。
IM3 (dBm) = 3Pin (dBm) – 2IIP3 (dBm) + G (dB)
= 3Pout (dBm) – 2IIP3 (dBm) –2G (dB)
= 3Pout (dBm) – 2OIP3 (dBm)
雖然互調(diào)的指標能夠準確的衡量功放的失真度。但是對整機功放的工程師,EVM或者ACPR更能直觀的顯示出最終功放所需求的指標。
從通信系統(tǒng)的角度來出發(fā),系統(tǒng)工程師更關(guān)注信號的失真,而不是功放的失真,系統(tǒng)工程師確定輸入信號的指標和輸出的指標,那么留給功放的指標也就可以確定。所以在通信上更多的用EVM和ACPR來衡量功放的失真。
EVM給功放留的量可以根據(jù)EVM的累加公式計算
EVM=+ ? ?
在測試之前,還需要摸一下寬帶信號的峰均比,因為有的波形的銷峰是基帶端在銷峰,有的是留給功放去硬銷峰。
基帶銷峰和功放硬銷峰的區(qū)別在于功放能不能產(chǎn)生新的失真,這對功放的設(shè)計很重要。
調(diào)用頻譜儀的CCDF模版就可以測試寬帶信號的峰均比了,注意有99%,99.9%,99.99%的區(qū)別。
4.諧波
除了上面的線性指標需要關(guān)注,也要關(guān)注功放的諧波,諧波關(guān)系到功放后面濾波器的設(shè)計和選型。
5.效率
功放線性指標很重要,效率同樣重要,關(guān)注線性的同時注意關(guān)注效率是否達到了設(shè)計要求,要做到線性和效率的折中。
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