跟蹤負載拉移方法的演進(jìn)

　　開(kāi)環(huán)負載拉移方法的缺點(diǎn)是對應每個(gè)感興趣的阻抗受控頻率有多個(gè)信號發(fā)生器，會(huì )將實(shí)際開(kāi)環(huán)系統的功能限制為單頻信號及其諧波。開(kāi)環(huán)系統在測試大功率器件時(shí)還要求大功率放大器達到理想的反射系數。然而，與閉環(huán)系統不同，這些放大器不必是線(xiàn)性的，因為用戶(hù)規定的反射系數可以通過(guò)連續軟件迭代法達到。

　　雖然機械調諧器簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，也可以處理大功率，但沒(méi)有自然的方法能克服系統中的損耗，這種損耗會(huì )限制可能達到的ΓL值。雖然開(kāi)環(huán)有源負載拉移系統調諧速度快，可以實(shí)現ΓL = 1，而且集成方便，但它們要求昂貴的頻帶受限放大器。幸運的是，一種被稱(chēng)為混合負載拉移方法的技術(shù)不僅具有無(wú)源和有源負載拉移方法的優(yōu)點(diǎn)，還能最大限度地減少兩者的缺點(diǎn)?；旌县撦d拉移指的是有源和無(wú)源調諧在同一系統中的組合。傳統的無(wú)源機械式調諧器可以用來(lái)反射基頻處的大功率信號，允許小得多的有源注入信號使用小得多的放大器克服損耗，并實(shí)現ΓL = 1。由于諧波頻率的功率電平經(jīng)常遠小于基頻信號功率，因此有源調諧可以使用價(jià)格較低的寬帶放大器實(shí)現ΓL，nf = 1的有源諧波負載拉移系統。兩種情況下的有源調諧都只要求低功率電平。

　　Maury Microwave公司與合作伙伴安杰倫科技公司及AMCAD Engineering公司提供可立即使用的開(kāi)環(huán)有源和無(wú)源-有源混合負載拉移系統，這些系統采用了安杰倫的PNA-X非線(xiàn)性矢量網(wǎng)絡(luò )分析儀和Maury公司的阻抗調諧器以及ATS和IVCAD軟件平臺。AMCAD公司的系列PIV脈沖發(fā)生器增加了脈沖偏壓功能。PNA-X非線(xiàn)性VNA為有源負載拉移提供要求的a2，并提供接收器用于測量應用和發(fā)射的功率。PNA-X的頻率覆蓋范圍是10MHz至50GHz或更高，并提供靈活的測試裝置用于增加外部元件，如放大器。PNA-X通過(guò)測量目標頻率點(diǎn)的a1、b1、a2和b2波監視調諧后的阻抗，并根據要求作出校正。即使不調諧源，a1和b1知識也能用來(lái)計算DUT輸入阻抗，并確定輸出到DUT的功率。

　　混合信號有源負載拉移是Anteverta Microwave公司發(fā)明并獲得專(zhuān)利的一種形式獨特的開(kāi)環(huán)有源負載拉移，并且只能由Maury Microwave公司在其MT2000系列產(chǎn)品中提供。這種負載拉移不使用直接頻率信號合成和分析方法，而是使用上變頻和下變頻器以及寬帶模數轉換器（ADC）和數模轉換器（DAC）創(chuàng )建和分析基帶波形。由于任意波形發(fā)生器（DAC）的寬帶特性，高達120MHz的寬帶調制信號可以被創(chuàng )建、上變頻并提交給DUT，從而允許幾乎無(wú)限數量具有感興趣帶寬的a1、b1、a2和b2波。

　　在混合信號方法中，由于寬帶調制信號相位延遲引起的誤差可以被消除，因為阻抗可以被合成，在整個(gè)信號帶寬上沒(méi)有限制。這種系統能夠將信號中的每個(gè)頻率分量放到一個(gè)阻抗點(diǎn)，或一個(gè)任意圖案，甚至典型匹配網(wǎng)絡(luò )的真實(shí)頻率響應。圖5顯示了混合信號方法下的信號合成和分析過(guò)程。

　　首先，單頻、多頻或調制信號（as）在頻域中與用戶(hù)定義的反射系數一起被定義為頻率的一個(gè)函數。再用反向快速傅里葉變換（FFT）將信號轉換到時(shí)域，然后加載進(jìn)基帶的DAC。輸出信號再由射頻測試裝置從基帶上變頻為目標頻率，并注入DUT。

　　其次，注入（an）和反射（bn）波由直接耦合器采樣，并經(jīng)射頻測試裝置下變頻為低中頻（IF）信號，并由ADC在時(shí)域中捕獲每個(gè)信號。FFT用來(lái)將信號轉換到頻域，并計算測量得到的反射系數與調制帶寬的關(guān)系。

　　第三，將測量得到的信號中每個(gè)頻率分量的反射系數與用戶(hù)預定義的值進(jìn)行比較，然后在頻域中調整原始注入信號（a1，n， a2，n），并收斂到用戶(hù)定義的值。接著(zhù)使用反向FFT將新的注入信號轉換到時(shí)域，并上載到DAC產(chǎn)生新的基帶信號。這些信號被射頻測試裝置上變頻為目標頻率，并回送給DUT。如同最初的開(kāi)環(huán)方法中一樣，使用迭代過(guò)程比較創(chuàng )建的波形和目標波形，并根據需要進(jìn)行連續校正。圖6給出了描述這個(gè)過(guò)程的流程圖。

　　創(chuàng )新的MT2000系列混合信號有源負載拉移系統提供從0.4至26.5GHz的寬帶能力，支持用寬帶調制信號實(shí)施從標準帶寬到120MHz（可用帶寬到240MHz）的負載拉移測量。

　　利用MT2000系列負載拉移系統可以實(shí)時(shí)開(kāi)展單頻測量，測試速度可以超過(guò)每分鐘1000個(gè)功率和阻抗負載狀態(tài)。MT2000系統可以使用90個(gè)基準負載狀態(tài)、掃頻式負載與源諧波端接以及16個(gè)功率電平在5分鐘內執行獨立的完全受控的多維負載拉移參數掃描并捕獲5000多個(gè)測量點(diǎn)。

　　混合信號開(kāi)環(huán)技術(shù)的優(yōu)勢有很多：高速單頻器件表征，高伽瑪，對實(shí)際通信標準兼容的調制信號提供寬帶控制，最終形成非常實(shí)用的DUT表征，而它的有源特性允許方便地集成晶圓上的測量系統。

　　與閉環(huán)技術(shù)不同，混合信號開(kāi)環(huán)技術(shù)沒(méi)有反饋路徑，因此不會(huì )產(chǎn)生調諧環(huán)路振蕩。與傳統的開(kāi)環(huán)有源負載拉移方法相比，可以達到更高的測量速度，不再需要為每個(gè)阻抗受控頻率準備單個(gè)合成器。另外，系統的開(kāi)環(huán)特性使得注入放大器可以被一直使用到飽和功率電平，因為信號合成和分析可以識別由于功率放大器造成的非線(xiàn)性問(wèn)題，并通過(guò)修改注入信號自動(dòng)進(jìn)行補償。

　　最后，由于有源負載拉移系統只控制目標頻率處的阻抗，DUT看到的系統特征阻抗即使對帶外頻率來(lái)說(shuō)也是50Ω。這樣可以減少在使用無(wú)源負載拉移技術(shù)時(shí)可能發(fā)生的帶外振蕩。