如何獲得大功率射頻信號的真實(shí)PA輸入阻抗

　　非理想PA(power amplifier，功率放大器)的輸入阻抗是在負載拉移系統中采用源拉移方法測量的，這種方法不存在由測量設備阻抗引起的不準確性。但是，對源和負載調諧器采用多點(diǎn)測量和雙端口S參數值的測試方法能夠在探針/器件基準面上提取射頻信號功率級真正的PA輸入阻抗。

　　隨著(zhù)人們越來(lái)越多的關(guān)注集成式射頻功率應用，對片上元件進(jìn)行準確的特征分析對于成功實(shí)現集成電路設計變得至關(guān)重要。尤其對于PA而言，這一問(wèn)題更加復雜。發(fā)送通路最后一級的高功率量級決定了PA的多種特殊屬性。其中之一就是它的輸入阻抗較低，該阻抗是隨著(zhù)功率量級的變化而變化的。一般地，我們采用負載拉移系統測量片上元件的阻抗，或者其他一些不是50Ω理想阻抗的器件。

　　在負載拉移系統中，具有最小回波損耗的源阻抗通常被看成是DUT(device undertest，待測器件)的共軛阻抗。如果回波損耗確實(shí)在DUT的基準面上，那么使用這種阻抗值是準確的。但是，由于回波功率是在源調諧器基準面上測量的，因此人們采用不同的方法從在調諧器基準面上測得的回波功率中提取或“去嵌入”DUT基準面上的回波頻率。與輸入和輸出功率的功率去嵌入方法不同的是，回波功率去嵌入對相位非常敏感。這使得去嵌入回波損耗只能得到一個(gè)近似的結果，只是在調諧器損耗可以忽略時(shí)這一結果才是準確的。

　　分析與方法

　　為簡(jiǎn)化起見(jiàn)，假設在調諧器基準面上有一個(gè)理想的(即純電阻的)50Ω源阻抗。圖1給出了源調諧器基準面、DUT輸入基準面、DUT輸出基準面、Γo、Γtuner、Γs和ΓDUT的基本定義。為敘述方便，我們稱(chēng)源調諧器基準面為“調諧器基準面”，稱(chēng)DUT輸入基準面為“DUT基準面”，這里只分析輸入通路。

　　圖1中反射系數(Γ)、S端口參數(S)、阻抗(z)和回波損耗(RL)之間的數學(xué)關(guān)系表達式如下所示：

　　我們的目標是找到RLtuner和RLDUT之間的關(guān)系：

　　由于

　　它滿(mǎn)足

　　其中Sij是源調諧器模塊的雙端口S參數，它連接調諧器基準面和DUT基準面。

　　經(jīng)過(guò)化簡(jiǎn)，可得

　　顯然，這是Γtuner幅值和相位的函數。這種相位關(guān)系確實(shí)有一個(gè)消失點(diǎn)，它出現在下列情況下

　　進(jìn)一步的分析表明，這一條件等效于理想的匹配網(wǎng)絡(luò )(即第二端口上的共軛匹配在第一端口上產(chǎn)生50Ω的阻抗)。這一條件在史密斯圓圖邊緣的高損耗區域不成立，因為帶有靠近傳動(dòng)桿中心的內部抽頭的調諧器具有較高的損耗。

　　在測量過(guò)程中采用的另一個(gè)近似處理是假設回波功率可以忽略。在這種情況下，相位差不存在問(wèn)題。但是，從負載拉移系統測得的回波損耗的大小通常都較大，足以推翻這一假設。而且，回避損耗會(huì )隨著(zhù)功率的變化而變化，因為DUT的阻抗是隨著(zhù)功率的變化而變化的。因此，在整個(gè)射頻功率量級的掃描范圍內，回波損耗不可能保持較低的水平。