面向非射頻測試工程師的射頻測量技術(shù)基礎

　　典型應用

　　需要同時(shí)使用四種主要的射頻測試儀器的一個(gè)應用實(shí)例就是功率放大器（PA）的測試。

　　信號源可以提供輸入信號，功率計或頻譜分析儀可以測量輸出功率。如果精度非常重要，例如在測量最大功率時(shí)，那么就需要使用功率計進(jìn)行輸出測量。

　　PA的輸入匹配對于從事射頻發(fā)射器的設計者來(lái)說(shuō)是一個(gè)關(guān)鍵參數。放大所有供給PA的功率，不因反射而損耗實(shí)際的功率，這是非常重要的。因此，PA制造商都會(huì )指明并測量PA的回波損耗（即S11），這是網(wǎng)絡(luò )分析儀可以測量出的。另外，如果僅僅需要測量標量幅值，那么可以通過(guò)一個(gè)耦合器將一個(gè)信號源和一個(gè)頻譜分析儀（或功率計）結合起來(lái)，測量反射功率的幅值。相比使用網(wǎng)絡(luò )分析儀來(lái)看，這種方法唯一的缺點(diǎn)就是配置過(guò)程更加復雜，需要使用額外的無(wú)源射頻元件。對于回波損耗標量的測量，功率計能夠實(shí)現更精確的功率測量。

　　對于輸入阻抗與輸出阻抗（一般為50歐姆）不匹配的負載，PA向這樣的負載傳輸功率的能力是衡量該PA在真實(shí)條件下性能的一個(gè)重要指標，因為在真實(shí)條件下負載（例如天線(xiàn)）不一定恰好具有50歐姆的特性輸入阻抗。在這種情況下，非50歐姆的電阻負載就會(huì )切換到該PA的輸出端。這種負載將迫使PA輸出高達20:1的VSWR（理想匹配的情況下，50歐的負載將會(huì )得到將近1:1的VSWR）。PA必須能夠正確工作，在存在大量反射功率的情況下為負載提供一些功率。

　　某些輸出測量需要進(jìn)行頻譜分析。用于廣播或移動(dòng)電話(huà)領(lǐng)域（或者其他符合FCC規定的應用）的射頻PA要求在PA工作頻道的相鄰頻道內不能產(chǎn)生多余的功率。對相鄰信道功率、互調失真和諧波失真的測量就是測量PA在真正傳輸信道之外所產(chǎn)生的功率。對于這些測量而言，動(dòng)態(tài)范圍、在存在大信號（例如載波信號）的情況下測量小信號的能力就成為頻譜分析儀的一項重要指標。例如，如果某個(gè)PA的指標表明它的相鄰信道功率（對于某類(lèi)調制機制，或者對于某種特殊的移動(dòng)電話(huà)標準）是60dBc（載波下分貝），那么該頻譜分析儀的動(dòng)態(tài)范圍（在所需的測試條件下）必定比諧波功率、相鄰信道功率或互調分量的最小容許功率至少大6dB。

　　鄰信道功率必須采用調制信號進(jìn)行測量，也就是說(shuō)必須考慮信號源的鄰信道性能。信號源的鄰信道功率輸出必須比功率放大器產(chǎn)生的最大容許鄰信道功率至少小6dB。

　　對于諧波的測量，分析儀的頻率范圍必須比該PA的最大工作頻率（3dB帶寬頻率）大三倍，以充分捕捉最大工作頻率的三次諧波功率。此外，頻譜分析儀的動(dòng)態(tài)范圍和本底噪聲必須至少比待測值低6dB，才能很好的測量三次諧波分量；必須具有合理的信噪比，才能實(shí)現精確和可復現的測量。諧波測量顯示的是PA產(chǎn)生的失真大小。過(guò)多的失真會(huì )對調制性能產(chǎn)生負面影響。

　　當不同頻率的信號或不同頻率的信號分量成為PA輸入時(shí)，互調失真就決定了PA產(chǎn)生了多少失真。產(chǎn)生這樣的測試信號需要兩個(gè)信號源。而一個(gè)雙輸出的信號源是不夠用的，因為它的兩個(gè)輸出信號之間沒(méi)有充分的隔離。信號源會(huì )產(chǎn)生自身的互調失真，這會(huì )導致過(guò)高放大器失真測量，帶來(lái)測量結果的錯誤。

　　針對移動(dòng)電話(huà)市場(chǎng)和某些市場(chǎng)領(lǐng)域（例如WLAN應用）而設計的PA也經(jīng)常要進(jìn)行調制質(zhì)量的測試，在這些應用領(lǐng)域中一般采用比較復雜的調

　　制機制。這類(lèi)測試通常要測量誤差矢量幅值（EVM）。

　　結束語(yǔ)

　　上述對主要射頻理論的簡(jiǎn)要介紹旨在幫助讀者回顧一下相關(guān)知識。這些對射頻測試儀器的概述將為讀者針對測試的需求選擇合適的測試儀器提供一些總體上的指導。在大多數情況下，測試者將會(huì )用到這四種測試儀器中的一種或幾種：信號源、功率計、頻譜分析儀和網(wǎng)絡(luò )分析儀