矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀ZVB在放大器測(cè)試中的應(yīng)用

　　圖2 增益和反向隔離測(cè)試結(jié)果

　　功率壓縮特性測(cè)量

　　功率壓縮特性的測(cè)試主要用來(lái)衡量待測(cè)件(DUT)的線性度。對(duì)于放大器的測(cè)試，工程上通常采用輸出功率1 dB壓縮點(diǎn)(P1dB )來(lái)表征該特性。P1dB的定義為： 隨著輸入功率的增加，放大器的增益下降到比線性增益低1dB時(shí)的輸出功率值，如圖3所示。

　圖3 P1dB定義

　　ZVB不僅可以測(cè)量參數(shù)隨頻率變化的曲線還可以測(cè)量參數(shù)隨輸入功率變化的曲線。ZVB內(nèi)置信號(hào)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(xiàn)而非采用傳統(tǒng)的機(jī)械步進(jìn)衰減器。機(jī)械式衰減器的幅度可重復(fù)度較差且使用壽命較短，所以ZVB特別適合測(cè)試有源器件的功率壓縮特性。

　　P1dB的測(cè)量涉及到S21隨著絕對(duì)輸入功率變化的曲線，而矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀通常用于S參數(shù)相對(duì)量的測(cè)量。為了提高其絕對(duì)測(cè)量精度，推薦使用的功率計(jì)對(duì)矢網(wǎng)做功率校準(zhǔn)。R&S公司的NRP系列功率計(jì)可以通過(guò)USB接口直接和ZVB連接，從而省掉功率計(jì)主機(jī)和昂貴GPIB卡。ZVB功率校準(zhǔn)過(guò)程分成兩個(gè)過(guò)程：矢網(wǎng)的內(nèi)部源幅度校準(zhǔn)和接收機(jī)幅度校準(zhǔn)。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(duì)應(yīng)選擇 [CAL]鍵下的菜單[Start Power Cal]-> [Souce Power Cal]。 第二步將已校準(zhǔn)的源端口和接收端口連接進(jìn)行接收機(jī)的校準(zhǔn)，對(duì)應(yīng)選擇 [CAL]鍵下的菜單[Start Power Cal]-> [Receiver Power Cal]。

　　諧波測(cè)量

　　隨著激勵(lì)功率的增加，放大器將進(jìn)入非線性工作區(qū)，不僅除出現(xiàn)輸出功率壓縮現(xiàn)象，還會(huì)出非線性頻率分量。這些新的頻率輸出分量多為輸入頻率的整數(shù)倍，稱為諧波分量。設(shè)計(jì)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?yàn)榉炔钤酱螅馕吨谕瑯拥闹绷鬏斎牍β是闆r下，更多的功率轉(zhuǎn)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(tǒng)矢網(wǎng)信號(hào)源和接收機(jī)必須工作在同一頻率上的限制，可以使源和接收機(jī)工作在不同的頻率點(diǎn)上。具體對(duì)于諧波測(cè)量而言，可以讓矢網(wǎng)源輸出基波信號(hào)，而接收機(jī)工作在諧波頻率上，并可方便實(shí)現(xiàn)對(duì)基波輸入頻率或輸入功率的掃描測(cè)試。對(duì)應(yīng)ZVB的設(shè)置：可先通過(guò)[Chan Select]+[Add channel +trace+Diag Area]的方法來(lái)添加一個(gè)新的觀測(cè)窗口和新的測(cè)試通道。然后在[Mode]鍵下選擇[Harmonics]進(jìn)入諧波測(cè)試模式，而后通過(guò)選擇 2nd、3rd或者輸入其它諧波次數(shù)來(lái)測(cè)量對(duì)應(yīng)的諧波。

　　對(duì)于測(cè)試絕對(duì)諧波功率對(duì)輸入基波功率的變化，同樣推薦在測(cè)試前應(yīng)該進(jìn)行功率校準(zhǔn)。ZVB也提供諧波功率校準(zhǔn)的方法。通過(guò)[Harmonic Power Cal] 進(jìn)入功率校準(zhǔn)對(duì)話框，其基本操作過(guò)程與測(cè)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(zhǔn)時(shí)的頻率為整個(gè)測(cè)試頻率而在接收機(jī)校準(zhǔn)時(shí)的頻率為諧波頻率而已。

　　幅度相位轉(zhuǎn)化測(cè)量

　　放大器的非線性特征除了功率壓縮和產(chǎn)生諧波頻率兩個(gè)方面外，還有相位非線性特征，即隨著輸入功率的改變，放大器插入相移的變化。工程上通常采用AM/PM轉(zhuǎn)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(cè)量一樣，應(yīng)設(shè)置ZVB掃描類型 [Sweep Type] 為功率掃描 [Power]。測(cè)試軌跡為S21，但顯示格式[Format]應(yīng)設(shè)置為相位方式[Phase]。在測(cè)試過(guò)程中，可使用ZVB 提供Delta Marker與Reference功能方便的讀值。