矢量網(wǎng)絡(luò )分析儀ZVB在放大器測試中的應用

　　功率壓縮特性測量

　　功率壓縮特性的測試主要用來(lái)衡量待測件(DUT)的線(xiàn)性度。對于放大器的測試，工程上通常采用輸出功率1dB壓縮點(diǎn)(P1dB)來(lái)表征該特性。P1dB的定義為： 隨著(zhù)輸入功率的增加，放大器的增益下降到比線(xiàn)性增益低1dB時(shí)的輸出功率值，如圖2所示。

　　ZVB不僅可以測量參數隨頻率變化的曲線(xiàn)還可以測量參數隨輸入功率變化的曲線(xiàn)。ZVB內置信號源可以提供非常大的功率掃描范圍，其典型值為60dB，而且60dB的功率掃描范圍完全由電子衰減器來(lái)實(shí)現而非采用傳統的機械步進(jìn)衰減器。機械式衰減器的幅度可重復度較差且使用壽命較短，所以ZVB特別適合測試有源器件的功率壓縮特性。

　　P1dB的測量涉及到S21隨著(zhù)絕對輸入功率變化的曲線(xiàn)，而矢量網(wǎng)絡(luò )分析儀通常用于S參數相對量的測量。為了提高其絕對測量精度，推薦使用的功率計對矢網(wǎng)做功率校準。R&S公司的NRP系列功率計可以通過(guò)USB接口直接和ZVB連接，從而省掉功率計主機和昂貴GPIB卡。ZVB功率校準過(guò)程分成兩個(gè)過(guò)程：矢網(wǎng)的內部源幅度校準和接收機幅度校準。在第一個(gè)過(guò)程中將功率探頭直接和矢網(wǎng)的源端口連接，對應選擇 [CAL]鍵下的菜單[Start Power Cal]-> [Souce Power Cal]。 第二步將已校準的源端口和接收端口連接進(jìn)行接收機的校準，對應選擇 [CAL]鍵下的菜單[Start Power Cal]-> [Receiver Power Cal]。

　　諧波測量

　　隨著(zhù)激勵功率的增加，放大器將進(jìn)入非線(xiàn)性工作區，不僅除出現輸出功率壓縮現象，還會(huì )出非線(xiàn)性頻率分量。這些新的頻率輸出分量多為輸入頻率的整數倍，稱(chēng)為諧波分量。設計人員往往比較關(guān)心的是輸入基波分量與諧波分量的幅度差值，因為幅度差越大，意味著(zhù)在同樣的直流輸入功率情況下，更多的功率轉換為所需的基波功率，而非諧波功率，也可視為提高了放大器的效率。ZVB打破了傳統矢網(wǎng)信號源和接收機必須工作在同一頻率上的限制，可以使源和接收機工作在不同的頻率點(diǎn)上。具體對于諧波測量而言，可以讓矢網(wǎng)源輸出基波信號，而接收機工作在諧波頻率上，并可方便實(shí)現對基波輸入頻率或輸入功率的掃描測試。對應ZVB的設置：可先通過(guò)[Chan Select]+[Add channel +trace+Diag Area]的方法來(lái)添加一個(gè)新的觀(guān)測窗口和新的測試通道。然后在[Mode]鍵下選擇[Harmonics]進(jìn)入諧波測試模式，而后通過(guò)選擇 2nd、3rd或者輸入其它諧波次數來(lái)測量對應的諧波。

　　對于測試絕對諧波功率對輸入基波功率的變化，同樣推薦在測試前應該進(jìn)行功率校準。ZVB也提供諧波功率校準的方法。通過(guò)[Harmonic Power Cal] 進(jìn)入功率校準對話(huà)框，其基本操作過(guò)程與測試放大器功率壓縮特性時(shí)相同，只不過(guò)在進(jìn)行源功率校準時(shí)的頻率為整個(gè)測試頻率而在接收機校準時(shí)的頻率為諧波頻率而已。

　　幅度相位轉化測量

　　放大器的非線(xiàn)性特征除了功率壓縮和產(chǎn)生諧波頻率兩個(gè)方面外，還有相位非線(xiàn)性特征，即隨著(zhù)輸入功率的改變，放大器插入相移的變化。工程上通常采用AM/PM轉化來(lái)描述，其具體的定義為： 輸入功率每變化1dB，插入相移的改變量，單位為Degrees/dB。

　　同功率壓縮特性的測量一樣，應設置ZVB掃描類(lèi)型 [Sweep Type] 為功率掃描 [Power]。測試軌跡為S21，但顯示格式[Format]應設置為相位方式[Phase]。在測試過(guò)程中，可使用ZVB 提供Delta Marker與Reference功能方便的讀值。