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揭秘射频有源器件如何测试_腾讯新闻

天乐
2021-07-02 19:38:15 第一视角

射频器件是射频信号链中的有源元件,已用于除纯无源系统外的几乎所有射频系统。有源射频器件与无源射频器件的区别在于,有源射频器件使用电功率或电气控制信号为器件供电并改变其性能。在许多情况下,对于放大器和混频器偏置,有源射频器件需要直接通电才能发挥作用。

> 放大器

功率放大器(PA)

低噪音放大器(LNA)

增益块放大器(GBA)

> 混频

上变频器

下变频器

>偏差三通/直流模块

>可变衰减器/均衡器

>可变或转换滤波器

>基于电子、机械或半导体的开关

>调制器/解调器

>噪声源

>振荡器/合成器

>移相器/微调器

测试有源器件通常比测试无源器件更为复杂。对于某些类型的测试,有源器件的输入和输出信号可能会超过常见测试器件的性能阈值,例如信号发生器、频谱/信号分析仪、矢量网络分析仪和功率计。在这些情况下,除了基本测试器件外,还可以使用放大器或衰减器将信号功率降低到器件的安全水平,或者将被测器件(DUT)的射频信号增强到实际测试所需的水平。

如果使用非常高的功率水平,衰减器可能不足以完全保护下游的敏感测试设备,而定向耦合器可能被用于实现从高功率信号路径的功率降低(隔离),该路径可能终止于高功率终端。

矢量网络分析仪(VNA)

频谱/信号分析仪(SA)

信号发生器(SG)和频率合成器

噪声发生器

功率计

开关和开关矩阵

衰减器和衰减器矩阵

定向耦合器

端子连接器

有许多有源器件也都是非线性。这提出了在测试时尤其要考虑的其它因素,特别是在大功率和高频状态下,在这些状态下与线性行为相比,器件性能的非线性方面可能会很重要。VNA进行的S参数测量只能描述器件对小信号的响应,在这种情况下,器件的行为很可能近似于在静态工作点(通常为DC偏置电压下工作的线性分量。)在这些情况下,可以能够具有测量X参数的VNA。具备X参数功能的VNA能够测量器件性能的线性和非线性方面,并在X参数文件中包含非线性信息,例如,器件在置于大信号情况下时产生的幅度和相位失真。

在其它情况下,器件的实际阻抗可能在器件的所有工作条件下都是未知的。对于高功率放大器,为了确保有效的传输和最佳的线性度,需要了解此阻抗,以使其与下游电子设备和天线实现最佳匹配。在高功率放大器和高功率电子设备中尤其如此,在这些设备中,当信号反射到器件的输出端时,即使是很小的反射也会造成损坏,或者形成电压足以改变器件行为的驻波。这时需要采用负荷拉力测试。负荷拉力是一项测量技术,在器件的输入或输出口阻抗可变时,可以观察器件的性能参数。负荷拉力测试的最终目标通常是表征器件,并找到给定输出阻抗的最佳工作点。

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