揭秘:如何測(cè)試射頻有源器件
射頻器件是射頻信號(hào)鏈中的有源元件,已用于除純無源系統(tǒng)外的幾乎所有射頻系統(tǒng)。有源射頻器件與無源射頻器件的區(qū)別在于,有源射頻器件使用電功率或電氣控制信號(hào)為器件供電并改變其性能。在許多情況下,對(duì)于放大器和混頻器偏置,有源射頻器件需要直接通電才能發(fā)揮作用。
> 放大器
功率放大器(PA)
低噪音放大器(LNA)
增益塊放大器(GBA)
> 混頻
上變頻器
下變頻器
>偏差三通/直流模塊
>可變衰減器/均衡器
>可變或轉(zhuǎn)換濾波器
>基于電子、機(jī)械或半導(dǎo)體的開關(guān)
>調(diào)制器/解調(diào)器
>噪聲源
>振蕩器/合成器
>移相器/微調(diào)器
測(cè)試有源器件通常比測(cè)試無源器件更為復(fù)雜。對(duì)于某些類型的測(cè)試,有源器件的輸入和輸出信號(hào)可能會(huì)超過常見測(cè)試器件的性能閾值,例如信號(hào)發(fā)生器、頻譜/信號(hào)分析儀、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀和功率計(jì)。在這些情況下,除了基本測(cè)試器件外,還可以使用放大器或衰減器將信號(hào)功率降低到器件的安全水平,或者將被測(cè)器件(DUT)的射頻信號(hào)增強(qiáng)到實(shí)際測(cè)試所需的水平。
如果使用非常高的功率水平,衰減器可能不足以完全保護(hù)下游的敏感測(cè)試設(shè)備,而定向耦合器可能被用于實(shí)現(xiàn)從高功率信號(hào)路徑的功率降低(隔離),該路徑可能終止于高功率終端。
矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀(VNA)
頻譜/信號(hào)分析儀(SA)
信號(hào)發(fā)生器(SG)和頻率合成器
噪聲發(fā)生器
功率計(jì)
開關(guān)和開關(guān)矩陣
衰減器和衰減器矩陣
定向耦合器
端子連接器
有許多有源器件也都是非線性。這提出了在測(cè)試時(shí)尤其要考慮的其它因素,特別是在大功率和高頻狀態(tài)下,在這些狀態(tài)下與線性行為相比,器件性能的非線性方面可能會(huì)很重要。VNA進(jìn)行的S參數(shù)測(cè)量只能描述器件對(duì)小信號(hào)的響應(yīng),在這種情況下,器件的行為很可能近似于在靜態(tài)工作點(diǎn)(通常為DC偏置電壓下工作的線性分量。)在這些情況下,可以能夠具有測(cè)量X參數(shù)的VNA。具備X參數(shù)功能的VNA能夠測(cè)量器件性能的線性和非線性方面,并在X參數(shù)文件中包含非線性信息,例如,器件在置于大信號(hào)情況下時(shí)產(chǎn)生的幅度和相位失真。
在其它情況下,器件的實(shí)際阻抗可能在器件的所有工作條件下都是未知的。對(duì)于高功率放大器,為了確保有效的傳輸和最佳的線性度,需要了解此阻抗,以使其與下游電子設(shè)備和天線實(shí)現(xiàn)最佳匹配。在高功率放大器和高功率電子設(shè)備中尤其如此,在這些設(shè)備中,當(dāng)信號(hào)反射到器件的輸出端時(shí),即使是很小的反射也會(huì)造成損壞,或者形成電壓足以改變器件行為的駐波。這時(shí)需要采用負(fù)荷拉力測(cè)試。負(fù)荷拉力是一項(xiàng)測(cè)量技術(shù),在器件的輸入或輸出口阻抗可變時(shí),可以觀察器件的性能參數(shù)。負(fù)荷拉力測(cè)試的最終目標(biāo)通常是表征器件,并找到給定輸出阻抗的最佳工作點(diǎn)。