La combinación de mediciones de ondas calibradas en fase con funciones de «load-pull» es un flujo de trabajo sumamente eficiente para la caracterización de amplificadores de potencia de RF de última generación, la ingeniería de formas de onda y la validación del modelo no lineal.
Los amplificadores de potencia de RF de última generación (especialmente los dispositivos basados en nitruro de galio (GaN) para 5G, 6G, radares, satélites y aplicaciones aeroespaciales) suelen funcionar cerca de sus límites no lineales a fin de maximizar la eficiencia o incrementar la potencia de salida. Los parámetros-S de pequeña señal tradicionales o las mediciones de potencia escalar no pueden capturar plenamente el comportamiento del dispositivo.
Al diseñar y validar amplificadores, los ingenieros necesitan determinar la impedancia óptima de la fuente y de la carga tanto en las frecuencias fundamentales como en las armónicas. Las terminaciones armónicas influyen directamente en la potencia de salida, la eficiencia, la linealidad, la excursión de voltaje, la forma de onda de la corriente y el estrés del dispositivo.
Las mediciones «load-pull» convencionales con receptores vectoriales proporcionan información valiosa acerca de la potencia de entrada, la ganancia, la compresión y la eficiencia en relación con la impedancia.
La ingeniería avanzada de formas de onda también necesita información calibrada de magnitud y fase acerca de las ondas de RF incidentes y reflejadas. Solo con esta información se pueden reconstruir las formas de onda de voltaje y corriente de RF en el plano de referencia del dispositivo y posteriormente utilizarlas para entender el modo de funcionamiento real de un dispositivo.
Esta información resulta importante a la hora de optimizar modos de amplificador de alta eficiencia, validar modelos no lineales o correlacionar el comportamiento del dispositivo medido y simulado. El desafío consiste en combinar las mediciones de onda calibradas en fase precisas, el control de impedancia de armónica y un flujo de trabajo práctico de «load-pull» en un entorno de medición único.
Rohde & Schwarz y Focus Microwaves han creado una solución para mediciones «load-pull» con receptores vectoriales con corrección de fase, así como para la caracterización de formas de onda en el dominio del tiempo.
La configuración combina un analizador de redes vectoriales R&S®ZNA con un generador de peine R&S®ZN-ZCG (referencia de fase) y un sistema «load-pull» de Focus Microwaves. Los sintonizadores de armónicos de Focus Microwaves proporcionan al dispositivo impedancia de fuente y carga, con un control de magnitud y fase independiente del coeficiente de reflexión a f0, 20 y 30, lo que permite configurar y barrer cada terminación armónica de manera independiente sin perturbar las demás. El R&S®ZNA mide las ondas incidentes y reflejadas calibradas, mientras que el R&S®ZN-ZCG proporciona la referencia en fase que se requiere para alinear la información de fase del receptor tanto en las frecuencias fundamentales como en las armónicas a fin de crear un flujo de trabajo de medición práctico para la ingeniería de formas de onda I/V de RF. Los ingenieros pueden caracterizar el «load-pull» en el dominio de la frecuencia, al tiempo que reconstruyen las formas de onda de voltaje y corriente en el dominio del tiempo en el plano de referencia del dispositivo. El resultado es un conocimiento más profundo de cómo la sintonización de la impedancia puede modificar el funcionamiento real del dispositivo.
El software Focus Device Characterization Suite (FDCS) de última generación permite integrar el generador de peine R&S®ZN-ZCG en el flujo de trabajo de «load-pull» con receptor vectorial de Focus Microwaves. Esto le permite al R&S®ZN-ZCG actuar como módulo de referencia de fase para mediciones de formas de onda en el dominio del tiempo, junto con la calibración del sintonizador y de las ondas, además de la medición «load-pull» de Focus Microwaves.
Las mediciones de fase estables con un analizador de redes vectoriales (VNA) requieren de un sintetizador digital directo (DDS) en el VNA y un modo de coherencia de fase para relaciones de fase calibradas en todos los receptores. El analizador de redes vectoriales R&S®ZNA proporciona ambos mientras que el generador de peine R&S®ZN-ZCG actúa como la referencia de fase de precisión para el R&S®ZNA. El espectro armónico caracterizado en fase crea un sencillo proceso de un solo paso para calibrar los receptores R&S®ZNA en todos los componentes de frecuencia internos.
Esto es fundamental para medir la relación de fase entre las ondas fundamentales y armónicas de un dispositivo no lineal.
Tras la calibración, las ondas a y b medidas se ajustan tanto en amplitud como en fase y luego pueden utilizarse en flujos de trabajo en el dominio del tiempo del FDCS a fin de obtener las formas de onda de voltaje y corriente de RF. Para ello, se requiere un acceso directo al receptor del R&S®ZNA, acopladores bidireccionales para las ondas a y b, el generador de peines R&S®ZN-ZCG y el archivo de corrección vectorial generado, cargado en el proyecto de «load-pull» de ondas del FDCS. A continuación, se puede observar la línea de carga dinámica, el recorte de forma de onda, la superposición de voltaje y corriente, el contenido armónico y el impacto de diferentes terminaciones armónicas.
La información adicional sobre las formas de onda ayuda a los ingenieros a ir más allá de los contornos de «load-pull» tradicionales. En lugar de simplemente identificar la impedancia para la máxima potencia o eficiencia, los ingenieros pueden entender por qué funcionan determinados niveles de impedancia y cómo se forman las formas de onda de los dispositivos.
La integración del R&S®ZNA, R&S®ZN-ZCG y el sistema «load-pull» de Focus Microwaves proporciona un práctico flujo de trabajo para el diseño de formas de onda I/V de RF, así como la caracterización «load-pull» en el dominio del tiempo.
Los sintonizadores «load-pull» de Focus Microwaves permiten realizar un control preciso de la impedancia, tanto en las frecuencias fundamentales como armónicas, al tiempo que el R&S®ZN-ZCG proporciona la referencia de fase que se necesita para realizar mediciones de ondas armónicas calibradas. Los ingenieros pueden reconstruir las formas de onda de voltaje y corriente de RF en el plano de referencia del dispositivo y vincular los resultados del «load-pull» directamente al comportamiento real del amplificador.
La solución amplía las mediciones clásicas «load-pull» en el dominio de la frecuencia, con flujos de trabajo basados en el análisis de las formas de onda. Estos permiten a los usuarios optimizar la potencia, la eficiencia y la linealidad, al tiempo que ayudan a validar modos de amplificador de alta eficiencia y a mejorar la correlación entre las mediciones y las 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 se enfoca en un intervalo de sincronización de hasta una relación de ondas estacionarias (ROE) de 100:1 (>100:1), multiarmónicos (2fo, 3fo, 4fo) y alta potencia (hasta 500 W en onda continua, en función del modelo y la frecuencia) para:
Contacto:
Focus Microwaves Inc.
Oficina principal
+1 514 684 4554
info@focus-microwaves.com
1603 Boul Saint Régis, Dollard-des-Ormeaux, QC H9B 3H7, Canadá
Related products
