La combinación de medidas de onda con calibración de fase con la función load-pull constituye un flujo de trabajo sumamente práctico para la caracterización avanzada de amplificadores de potencia de RF, la ingeniería de formas de onda y la validación de modelos no lineales.
Los amplificadores de potencia de RF modernos (especialmente los dispositivos basados en GaN para aplicaciones 5G, 6G, radar, satélite y aeroespaciales) funcionan a menudo cerca de sus límites no lineales para elevar al máximo la eficiencia o para aumentar la potencia de salida. Las medidas tradicionales de parámetros S para señales pequeñas o las medidas escalares de potencia no pueden captar de forma íntegra el comportamiento del dispositivo.
Al diseñar y validar amplificadores, los ingenieros necesitan determinar la impedancia de carga y fuente óptima en la frecuencia fundamental y a frecuencias armónicas. Las terminaciones armónicas influyen directamente en la potencia de salida, la eficiencia, la linealidad, la excursión de tensión, la forma de onda de corriente y el estrés del dispositivo.
Con medidas load-pull vectoriales convencionales se puede obtener información de alto valor sobre la potencia de salida, la ganancia, la compresión y la eficiencia en relación a la impedancia.
La ingeniería de formas de onda avanzada requiere también información calibrada sobre la magnitud y la fase de las ondas de RF incidentes y reflejadas. Solo a partir de esta información se pueden reconstruir las formas de onda de tensión y corriente de RF en el plano de referencia del dispositivo examinado (DUT) y utilizarse para entender el modo de funcionamiento real de un dispositivo.
Esta información es importante a la hora de optimizar modos de amplificador de alta eficiencia, para validar modelos no lineales o para correlacionar el comportamiento simulado y medido de un dispositivo. El desafío consiste en combinar medidas precisas de onda con calibración de fase, control de impedancia de armónicos y un flujo de trabajo load-pull práctico en un único entorno de medida.
Rohde & Schwarz y Focus Microwaves han creado una solución para load-pull vectorial con corrección de fase y caracterización de formas de onda en el dominio temporal.
Esta configuración combina un analizador de redes vectoriales R&S®ZNA con un Comb Generator R&S®ZN-ZCG (referencia de fase) y el sistema load-pull de Focus Microwaves. Los sintonizadores de armónicos de Focus Microwaves aportan la impedancia de carga y de fuente al DUT, con control independiente de magnitud y fase del coeficiente de reflexión en f0, 20 y 30, lo que permite ajustar y realizar el barrido con cada terminación armónica sin causar perturbaciones en las otras. El R&S®ZNA mide las ondas incidentes y reflejadas calibradas, mientras que el R&S®ZN-ZCG aporta la referencia de fase necesaria para alinear la información de fase del receptor entre las frecuencias fundamental y armónicas, creando un flujo de trabajo de medidas práctico para la ingeniería de formas de onda I/V de RF. Los ingenieros pueden realizar caracterizaciones load-pull en el dominio de frecuencia y al mismo tiempo reconstruir en el dominio temporal las formas de onda de tensión y corriente en el plano de referencia del DUT. El resultado es una comprensión más profunda de cómo el ajuste de la impedancia influye en el funcionamiento del dispositivo.
El avanzado software Focus Device Characterization Suite (FDCS) facilita la integración del R&S®ZN-ZCG Comb Generator en el flujo de trabajo de load-pull vectorial de Focus Microwaves. De este modo, el R&S®ZN-ZCG actúa como módulo de referencia de fase para las medidas de forma de onda en el dominio temporal, junto con la calibración del sintonizador, la calibración de onda y la medida load-pull de Focus Microwaves.
Las medidas de fase estables con un analizador de redes vectoriales (VNA) requieren un sintetizador digital directo (DDS) en el VNA y un modo de coherencia de fase para obtener relaciones de fase calibradas de todos los receptores. El analizador de redes vectoriales R&S®ZNA aporta ambas cosas, mientras que el R&S®ZN-ZCG Comb Generator actúa como referencia de fase de alta precisión para el R&S®ZNA. El espectro de armónicos con caracterización de fase crea un proceso sencillo para calibrar en un solo paso los receptores del R&S®ZNA en todos los componentes de frecuencia internos.
Esto resulta esencial para medir la relación de fase entre la onda fundamental y las ondas armónicas en un DUT no lineal.
Después de la calibración, las ondas a y las ondas b medidas se ajustan en amplitud y fase, y se pueden utilizar en el flujo de trabajo del dominio temporal del FDCS para obtener las formas de onda de tensión y corriente de RF. Para ello se requiere acceso directo a los receptores del R&S®ZNA, acopladores bidireccionales para las ondas a y las ondas b, el R&S®ZN-ZCG Comb Generator y el archivo de correcciones vectoriales generado en el proyecto load-pull de ondas del FDCS. A continuación, es posible observar la línea de carga dinámica, el recorte de la forma de onda, la superposición tensión-corriente, el contenido armónico y el efecto de las diferentes terminaciones armónicas.
La información adicional sobre las formas de onda ayuda a los ingenieros a ir más allá de los contornos tradicionales del load-pull. En lugar de identificar simplemente la impedancia para la máxima potencia o eficiencia, pueden analizar por qué funcionan determinados niveles de impedancia y cómo se conforman las formas de onda del dispositivo.
La integración del R&S®ZNA, el R&S®ZN-ZCG y el sistema load-pull de Focus Microwaves proporciona un flujo de trabajo práctico para ingeniería de formas de onda I/V de RF y caracterización load-pull en el dominio temporal.
Los sintonizadores load-pull de Focus Microwaves permiten un control preciso de la impedancia en las frecuencias fundamental y armónicas, mientras que el R&S®ZN-ZCG proporciona la referencia de fase necesaria para realizar medidas de ondas armónicas calibradas. Los ingenieros pueden reconstruir las formas de onda de tensión y de corriente de RF en el plano de referencia del DUT y relacionar directamente los resultados de load-pull con el comportamiento real del amplificador.
La solución amplía las medidas load-pull clásicas en el dominio de la frecuencia a flujos de trabajo de diseño fieles a la forma de onda en el dominio temporal, que permiten al usuario optimizar la potencia, la eficiencia y la linealidad, además de ayudar a validar modos de alta eficiencia del amplificador y a mejorar la correlación entre medidas y simulaciones no lineales.
Focus Microwaves fabrica sintonizadores de impedancia electromecánicos de 10 MHz a 120 GHz en modo coaxial y hasta 330 GHz en modo de guía de ondas, y cubre especialmente un intervalo de sintonización con un ROE de hasta 100:1 (> 100:1), multiarmónicos (2fo, 3fo, 4fo) y gestión de alta potencia (hasta 500 W de onda continua, en función del modelo y la frecuencia) para:
Contacto:
Focus Microwaves Inc.
Oficinas centrales
+1 514 684 4554
info@focus-microwaves.com
1603 Boul Saint Régis, Dollard-des-Ormeaux, QC H9B 3H7, Canadá
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