放大器增益壓縮測量那點(diǎn)事兒

快速準確的智能掃描；

一目了然的向導校準；

方便快捷的USB電子校準，USB功率校準；

二維掃描（頻率點(diǎn)掃功率和功率點(diǎn)掃頻率）一次完成；

多種壓縮方法——從線(xiàn)性/最大增益壓縮、從飽和態(tài)壓縮、回退法和X/Y法。

概述

在所有射頻和微波系統中幾乎都要用到放大器，放大器更是通信、雷達或衛星轉發(fā)系統中不可或缺的組成部分。如此普遍的應用使放大器測量為工程師們所熟知，在平時(shí)的測量中，我們關(guān)注較多的是其線(xiàn)性參數，諸如增益和回波損耗，輸入和輸出功率等，但是當放大器的輸入功率超過(guò)一定值之后，它的工作狀態(tài)也在發(fā)生變化，比如增益下降，諧波增大，互調增大等，如果不注意這一點(diǎn)會(huì )對系統的設計帶來(lái)麻煩甚至毀滅性的破壞，因此，諸如穩定性、增益壓縮、功率消耗（或者效率）和失真測量越來(lái)越引起工程師們的重視，本文主要介紹41所研制的AV3672系列矢量網(wǎng)絡(luò )分析儀中放大器增益壓縮測量功能如何快速準確地進(jìn)行放大器增益壓縮等參數的測量。

基于A(yíng)V3672系列矢量網(wǎng)絡(luò )分析儀的大功率輸出（部分頻段典型值+17dBm）和豐富的先進(jìn)校準技術(shù)（包括源和接收機功率校準，SOLT，TRL，非插入校準和Ecal等）開(kāi)發(fā)的放大器增益壓縮測量選件，所采用的二維掃描技術(shù)克服了傳統測量方法只能點(diǎn)頻測量的缺陷，極大地提高了測量效率，通過(guò)功率校準和誤差修正，使測量結果更加準確。僅需一次設置，經(jīng)過(guò)向導校準，連接被測件，就可以得到放大器在所有設置頻點(diǎn)的增益壓縮參數和線(xiàn)性參數。

圖中軌跡含義如下：

表1 壓縮參數表

通過(guò)一次測量，即可得到全頻段的壓縮點(diǎn)，并且可以將壓縮點(diǎn)的輸入功率，輸出功率，增益等信息一次顯示出來(lái)。每條軌跡都支持幅度，相位，史密斯圓圖，極坐標等多種格式的顯示。通過(guò)壓縮參數與線(xiàn)性S參數的對比，可以看出放大器在線(xiàn)性區和飽和區的工作狀態(tài)發(fā)生了哪些改變。如果要獲得更多的參數，可以選擇增加軌跡，來(lái)獲得更多信息。

掃描方法

放大器增益壓縮測量有三種掃描方法：智能掃描和兩種二維掃描。

二維掃描模式

每個(gè)頻率點(diǎn)上掃描功率-在每一個(gè)頻率點(diǎn)下都從起始功率到終止功率依次掃過(guò)。

通過(guò)下面的例子可以看到設備在第一個(gè)頻率（f1=frequency1）達到最高功率電平（p3=power3）。這樣會(huì )導致設備在測量時(shí)提前發(fā)熱致使影響壓縮結果。

下面的例子顯示三個(gè)頻率點(diǎn)和三個(gè)功率點(diǎn)的值，總共得到9個(gè)匯總結果：

表2 在頻率點(diǎn)上掃功率數據表

每個(gè)功率點(diǎn)上掃描頻率-在每一個(gè)功率電平下頻率掃描都從起始頻率到終止頻率依次掃過(guò)

表3 在功率點(diǎn)上掃頻率數據表

以上無(wú)論哪一種掃描模式，最終都得到在所有頻率點(diǎn)上的所有功率掃描值，或者說(shuō)得到在所有功率點(diǎn)上的頻率掃描值，在相同的設置下，得到的數據是一樣的（如上兩例中所列），所不同的只是獲得數據的順序。我們在所有掃描點(diǎn)上都會(huì )得到放大器的增益值，通過(guò)對增益值的計算處理得到壓縮點(diǎn)。如下圖所示：藍色線(xiàn)表示我們通過(guò)計算得到的壓縮點(diǎn)的增益值（即CompGain21曲線(xiàn)）。

智能掃描模式

智能掃描通常是測量增益壓縮最快的方法。與二維掃描獲取方式不同，智能掃描不掃描所有的頻率/功率點(diǎn)，而是在每一個(gè)頻點(diǎn)下先通過(guò)大步進(jìn)功率掃描來(lái)找到壓縮點(diǎn)的大致范圍，再通過(guò)小步進(jìn)掃描得到壓縮點(diǎn)精確值。

壓縮方法

壓縮點(diǎn)的計算是在二維掃描得到的數據基礎上進(jìn)行的。根據被測放大器類(lèi)型的不同等，可以根據需要選擇不同的壓縮方法。

圖3 壓縮方法

從線(xiàn)性增益壓縮

參考增益為線(xiàn)性區域的增益。目標增益是線(xiàn)性增益減去特定的壓縮電平（1dB）得到。例如8.3dB-1dB=7.3dB。

從最大增益壓縮

一個(gè)放大器增益的線(xiàn)性區域不一定是完全線(xiàn)性的。在每個(gè)頻率下測得的最高增益值作為參考增益（S21）。目標增益是最大增益減去特定的壓縮電平（1dB）得到。

飽和狀態(tài)下的壓縮

當在非線(xiàn)性區域測量放大器時(shí)，這種方法可以更好地顯示出壓縮點(diǎn)，如下圖所示：

在每一個(gè)頻率下都可以找到輸出功率的最大值*。然后降低輸入功率直到輸出功率降低了特定的值（1dB）。這個(gè)點(diǎn)叫做壓縮點(diǎn)^。

從回退點(diǎn)壓縮和X/Y壓縮

這兩種方法非常相似。

兩種方法都利用了在輸入功率（X軸）上線(xiàn)性區域和壓縮點(diǎn)的不同。

對于Y軸：

從回退點(diǎn)壓縮方法的Y軸上顯示的是增益。

X/Y壓縮方法的Y軸上顯示的是輸出功率。

下圖顯示回退方法和X/Y方法在一個(gè)頻率下的計算。

圖5 回退法壓縮計算示意圖

說(shuō)明：壓縮點(diǎn)（黃色圈）是相對于參考點(diǎn)（藍色圈）輸入功率高10dB而增益低1dB的點(diǎn)。