Согласование нагрузки — это высокоэффективный метод определения характеристик ВЧ-усилителей мощности посредством вариации импеданса. Согласование нагрузки позволяет исключать (компенсировать) и проверять модель, а также проводить испытания ее рабочих характеристик, надежности и эффективности.
Согласование нагрузки на базе векторного приемника
Вы разрабатываете усилитель мощности, который не обязательно является устройством с сопротивлением 50 Ом. Однако целевая среда обычно представляет собой 50-омное окружение, поэтому требуется соответствующая согласующая сеть. Характеристики усилителя сильно зависят от импеданса нагрузки. Вы определяете характеристики усилителя, используя различные импедансы источника и нагрузки, и оптимизируете его по усилению, выходной мощности (Pout) и КПД добавленной мощности (PAE). Все это помогает спроектировать подходящую согласующую цепь. Для достижения максимального КПД усилители, как правило, работают вблизи области компрессии. Классические малосигнальные S-параметры не могут адекватно описать испытуемое устройство (ИУ). Вместо них, чтобы охарактеризовать нелинейное поведение ИУ, потребуется возбуждение в режиме большого сигнала и нагрузочные импедансы без 50-омного согласования. Векторные волновые величины (a1, b1, a2, b2) описывают характеристики ИУ и позволяют создавать и проверять модель усилителя.
Контуры КПД добавленной мощности (PAE) в % и выходной мощности (Pout) в дБмВт
Процедура согласования нагрузки основывается на гибком изменении импеданса, оказывающего влияние на усилитель. Основным параметром, который необходимо варьировать во время измерения, является не частота, не уровень и не напряжение смещения, а импеданс на входе и выходе ИУ на основной частоте и на частотах гармоник. Согласование нагрузки позволяет характеризовать ИУ как функцию переменного импеданса нагрузки.
В настоящее время установки для измерения согласования нагрузки чаще всего включают в себя векторный анализатор цепей (ВАЦ), такой как R&S®ZNA, а также согласователи (тюнеры) сопротивлений источника и нагрузки. Возможность прямого доступа к приемнику в ВАЦ позволяет измерять векторы падающих и отраженных от ИУ волн a и b через внешние ответвители с низкими потерями. ВАЦ обеспечивает калибровку в опорной плоскости ИУ, обеспечивая максимальную стабильность и точность измерений волновых величин a и b.
Все представляющие интерес значения параметров, такие как коэффициенты отражения Γ на входе и выходе усилителя, входная мощность, выходная мощность, коэффициент усиления, КПД и КПД добавленной мощности, могут быть получены по измеренным волновым величинам (амплитудам и фазам). Установка также позволяет изучить согласователи, чтобы точно измерять и контролировать соответствующие импедансы, предназначенные для ИУ.
Установку можно легко расширить до активной или гибридной системы согласования нагрузки или комбинации активного и пассивного согласования нагрузки. Тем самым расширяется доступный диапазон настройки в опорной плоскости ИУ за счет подачи дополнительного фазово-когерентного сигнала. Это позволяет получать характеристики устройств с очень низким импедансом в широком диапазоне импедансов. Данный метод также используется, если требуется гармоническое согласование нагрузки для снятия расширенных характеристик устройства и извлечения сложных моделей ИУ.
Поддерживаемые типы сигналов часто включают в себя непрерывные колебания и импульсные ВЧ-колебания. Импульсные сигналы необходимы для измерений на необработанном кристалле и на пластине, чтобы избежать во время испытаний колебаний температуры из-за самонагрева устройства.
Компания Rohde & Schwarz сотрудничает с ведущими отраслевыми партнерами Focus Microwaves и Maury Microwave, предлагая готовые решения для систем согласования нагрузки.
См. также: www.rohde-schwarz.com/product/zna
Измерительная установка для согласования нагрузки на базе векторного приемника
Сопутствующие товары
