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論如何簡化放大器和混頻器的測量
（作者未知） 2010/6/19
論文關(guān)鍵詞：放大器；混頻器；測量
論文摘要：在構(gòu)成射頻系統(tǒng)的基本部件中，放大器和混頻器等都是需要經(jīng)常進(jìn)行測試的元器件。多端口測試系統(tǒng)可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)高速度和高精度。新型VNA的內(nèi)部設(shè)置有兩個(gè)內(nèi)置RF信號源，內(nèi)置兩個(gè)RF信號源來簡化放大器和混頻器的測量。對于放大器的測量，可以使用信號合路器將兩個(gè)信號合并，然后送到被測放大器（AUT）的輸入端；混頻器測量的NXN測量法有效的解決了常規(guī)測量法所無法解決的一些困難和技術(shù)難點(diǎn)。
目前電子產(chǎn)品設(shè)備中子系統(tǒng)集成程度不斷提高的發(fā)展趨勢，正在改變著對放大器和混頻器進(jìn)行的測試方式，使得在測試過程中對儀表的設(shè)置更加簡單，測量時(shí)間更短，準(zhǔn)確性更高。
一、多端口測試系統(tǒng)可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)高速度和高精度
傳統(tǒng)VNA使用一個(gè)作為激勵(lì)的RF信號源，并采用多路測量接收機(jī)來測量正反兩個(gè)方向上的入射、反射和傳輸信號；傳統(tǒng)VNA有兩個(gè)測試端口，因?yàn)樵缙诘拇蠖鄶?shù)器件只有一個(gè)或兩個(gè)端口。為了對多端口器件進(jìn)行測量，就需要在被測器件(DUT)的各個(gè)端口之間多次變換測試電纜和端接負(fù)載，直到完成對所有端口的測量�，F(xiàn)在，RF系統(tǒng)所使用的許多器件都有三、四個(gè)端口，多至七、八個(gè)端口的器件也變得越來越常見。導(dǎo)致器件端口數(shù)量提高的原因有兩個(gè)：一個(gè)是平衡元器件的廣泛使用，另一個(gè)是子組件的集成程度不斷提高，如當(dāng)前手機(jī)中使用的前端模塊。為此，可以考慮增加測試系統(tǒng)的測試端口數(shù)量進(jìn)行放大器和混頻器的測量。多端口測試系統(tǒng)與使用傳統(tǒng)的兩端口VNA相比，大大地提高了測試速度。因?yàn)樗兴拇蟾倪M(jìn)：
（一）兩個(gè)信號源
第二個(gè)內(nèi)部信號源與第一個(gè)信號源的頻率和功率電平設(shè)置是相互獨(dú)立的。第二個(gè)信號源可用于非線性放大器測試如互調(diào)失真（IMD），或用作測試混頻器和變頻器的快速本地振蕩器（LO）。
（二）寬帶信號合路器
內(nèi)部信號合路器可以在儀器的相關(guān)測試端口耦合器之前將兩個(gè)源合并在一起。這便簡化了需要兩個(gè)信號源的放大器測試設(shè)置。
（三）信號切換和接入點(diǎn)
輔助開關(guān)和射頻接入點(diǎn)能實(shí)現(xiàn)靈活的信號路徑選擇，并增加外部信號調(diào)理得硬件（如推動(dòng)放大器）或外部測試設(shè)備（如數(shù)字信號發(fā)生器或矢量信號分析儀）。
（四）脈沖測試能力
內(nèi)部脈沖調(diào)制器和脈沖發(fā)生器提供完全一體化的脈沖S參數(shù)解決方案。
這些改進(jìn)簡化了測試設(shè)置過程并在測量放大器、混頻器和變頻器時(shí)縮短了測試時(shí)間。這些新增加的特性結(jié)合在一起極大地?cái)U(kuò)大了對被測器件（DUT）進(jìn)行一次連接可以實(shí)現(xiàn)的測量范圍。
二、內(nèi)置兩個(gè)RF信號源來簡化放大器和混頻器的測量
新型VNA的內(nèi)部設(shè)置有兩個(gè)內(nèi)置RF信號源，可以對IMD進(jìn)行測量，而以前這主要通過兩個(gè)外接的信號源和一個(gè)頻譜分析儀來完成。基于VNA的測試方法使得在測試過程中對儀表的設(shè)置更加簡單、測量時(shí)間更短、準(zhǔn)確性更高。內(nèi)置兩個(gè)RF信號源進(jìn)行放大器和混頻器的測量有三個(gè)優(yōu)點(diǎn)。首先，只用一臺(tái)測試儀器，只進(jìn)行一次連接便能對全部參數(shù)進(jìn)行測量：S參數(shù)、增益壓縮、輸出諧波、IMD等等。其次，與使用頻譜分析儀相比，用功率計(jì)對VNA進(jìn)行校準(zhǔn)之后，測量精度更高。最后，如果使用一臺(tái)頻譜分析儀和兩個(gè)獨(dú)立的信號源進(jìn)行同樣的測試，完成測試需要花幾分鐘的時(shí)間，但使用PNA-X只需0.6秒。
兩個(gè)內(nèi)置信號源的性能增強(qiáng)，簡化了放大器和混頻器測量。例如，測試端口可利用的最大信號功率通常為+13至+20 dBm（取決于型號和頻率）。
這對將放大器驅(qū)動(dòng)到非線性區(qū)很有幫助，并且在把信號源用作測試混頻器的LO信號時(shí)也經(jīng)常要這樣。這兩個(gè)內(nèi)置信號源的諧波成分也非常低（通常為–60 dBc 或更低），從而提高諧波和IMD測量的精度，在表征放大器的特性時(shí)很容易就可以讓放大器從線性工作范圍轉(zhuǎn)化到非線性工作范圍。
三、如何對放大器進(jìn)行測量
對于放大器的測量，可以使用信號合路器將兩個(gè)信號合并，然后送到被測放大器（AUT）的輸入端。AUT的非線性會(huì)引起與被放大的輸入信號一道出現(xiàn)的互調(diào)分量。在通信系統(tǒng)中，這些多余的分量將進(jìn)入工作頻帶且不能通過濾波去除。實(shí)踐中，只測三階分量，因?yàn)樗鼈兪窃斐上到y(tǒng)性能下降的最重要因素。在掃描狀態(tài)下進(jìn)行放大器測試，一個(gè)值得注意的改變是對功率電平而不是對頻率進(jìn)行掃描，這有助于研發(fā)工程師們建立晶體管和放大器非線性行為模型。
相位與驅(qū)動(dòng)的關(guān)系是用PNA-X很容易完成的另一種常見的雙信號源測試。這個(gè)測試參數(shù)表征的是當(dāng)在相鄰?fù)ǖ阑驇獯嬖诖笮盘枙r(shí)，放大器處理小信號的能力。測試的方法是把不同頻率的一個(gè)大信號和一個(gè)小信號合在一起然后送至被測放大器（AUT），然后在改變大信號的功率時(shí)（使（未完，下一頁）
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