CN102565672A - 基于pxi测试设备的射频功率放大器谐波测试电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于PXI测试设备的射频功率放大器谐波测试电路，包括PXI测试设备和被测射频功率放大器，PXI测试设备和被测射频功率放大器之间连接有谐波信号获取电路，谐波信号获取电路和PXI测试设备之间还连接有基波和载波抑制电路，谐波信号获取电路采用耦合器实现，耦合器从被测射频功率放大器输出信号上耦合获取完整的信号，谐波信号获取电路获取的信号经基波和载波抑制电路进入PXI测试设备。采用本电路的测试板卡，可降低谐波测试部分的电路复杂性，进而降低了测试板卡的成本，同时经过本电路处理过的谐波信号对PXI测试设备的要求更低，进一步的降低了测试成本。

Description

基于PXI测试设备的射频功率放大器谐波测试电路

技术领域

本发明涉及一种功率放大器的自动测试电路，尤其是基于PXI测试设备的射频功率放大器谐波测试电路。

背景技术

PXI(PCI Extension For Instrumentation，简称PXI)作为第三代ATE的新兴代表将计算机PCI总线、Compact PCI(CPCI)完美地结合到测试仪器中。PXI发展飞速，一方面，GPIB和VXI的成功经验与失败教训为PXI的发展奠定了基础；另一方面，PXI也得益于二十年来PC工业的高速发展和大量技术、工艺的积累，尤其得益于在欧洲经受了长期工业考验的Compact PCI。

当今PC机的主流总线标准是PCI，因此PXI可直接得益于PC机主流工业现有的大量的软件和硬件资源。PC机的PCI数据传输优势(132MByte/s)、最新CPU的处理能力、图形显示的速度与分辨率以及熟悉易用的Windows软件，这一切都使PXI在各方面超过了大多数传统的专用仪器性能。

PXI定义了软件要求，从而进一步降低了系统集成难度，包括使用标准的操作系统构架，所有外围设备要求适当的配置信息和软件驱动器。显然，通过采用现有的台式PC软件技术获得的益处促进了PXI软件规范。PXI还要求所有外围模块具有在适合的构架中运行的设备驱动程序，这事实上要求了制造商而不是用户开发这些软件，缩短了用户的开发周期。

PXI在射频和微波频带以下的中高频段可以替代VXI而且价格优势明显，深受广大用户欢迎。PXI联盟在短短的两年之间已有60多家公司加入，这本身就说明了市场极高的认可程度。

目前，基于自动测试设备(ATE)测试RF电路的板卡功能强大而昂贵，射频功率放大器测试的参数只占RF电路参数的一部分，一次采用自己定制的PA专用测试板卡可极大降低测试硬件板卡的费用而不损失PA参数测试的精度，PA测试板卡中的部分功能是谐波的测试。

发明内容

本发明提供了本发明提供了低成本的双通道射频功率放大器谐波测试电路，特别是针对四频段(850/900MHz和1800/1900MHz)功率放大器的自动测试。，基于PXI测试设备的射频功率放大器谐波测试电路。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：基于PXI测试设备的射频功率放大器谐波测试电路，包括PXI测试设备和被测射频功率放大器，所述的PXI测试设备和被测射频功率放大器之间连接有谐波信号获取电路，谐波信号获取电路和PXI测试设备之间还连接有基波和载波抑制电路，所述的谐波信号获取电路采用耦合器实现，耦合器从被测射频功率放大器输出信号上耦合获取完整的信号，谐波信号获取电路获取的信号经基波和载波抑制电路进入PXI测试设备。

上述的基于PXI测试设备的射频功率放大器谐波测试电路，所述的谐波信号获取电路获取的信号经基波和载波抑制电路滤波后经由谐波放大电路进入PXI测试设备。

上述的基于PXI测试设备的射频功率放大器谐波测试电路，所述谐波信号获取电路采用耦合度是10∶1的耦合器，避免了信号过强造成后级电路的非线性失真，及忽略后级电路非线性影响；耦合器和被测射频功率放大器之间还串联有机械式射频转换开关以及功率合成器。谐波信号获取电路采用耦合度是10∶1的耦合器，可以获得被测射频功率放大器输出信号功率1/10的功率，即衰减10dB的射频信号，同时保持相同的频谱分布，这意味着获得的信号由基波和谐波共同组成，基波的能量占主导部分，通常谐波比基波小40dB，即谐波功率为-40dBc左右。如果直接输入PXI这样的信号测量谐波，且保证有较好的精度，则PXI测试设备需要很大的动态范围，大多数价格低廉的设备不具备这样高的性能。

上述的基于PXI测试设备的射频功率放大器谐波测试电路，所述的基波和载波抑制电路包括并联的高通带高通滤波器和低通带高通滤波器，所述的高通带高通滤波器和低通带高通滤波器的输入端分别连接有单刀双掷开关，高通带高通滤波器和低通带高通滤波器的输出端分别连接有单刀双掷开关。高通滤波器的通带大于基波频率，阻带包含基波频率，这两个高通滤波器是实现双通道射频功率放大器谐波测试的关键。由于高通带对应的频段恰为地通带对应频段的二次谐波的频率，因此必须用两个分立通道实现谐波的提取。

由于上述高通滤波器采用高抑制比器件，对载波抑制达到60dBc，遂造成基波/载波在高通滤波器的输入端回波过大(VSWR＞10∶1)从而影响被测器件被测射频功率放大器的输出谐波性能，以及大功率回波在被测射频功率放大器输出端与高通滤波器输入端的链路中反复弹射造成额外谐波失真。应用所述电路，路径自然构成16dB差损，可有效用于衰减载波回波，使回到被测射频功率放大器输出端的回波尽量小以致对被测射频功率放大器输出级的影响可忽略不计。同时16dB衰减可有效防止回波在链路上得反复弹射，对后端电路准确扑捉信号，有效利用PXI测试设备的测量动态范围以及抑制链路非线性失真对谐波测量精度的影响都有重要的作用。

上述的基于PXI测试设备的射频功率放大器谐波测试电路，所述的谐波放大电路包括相互串联的放大器和衰减器，谐波放大电路优选40dB固定增益放大器和6dB衰减器，放大器用于放大较小的谐波信号，由于耦合器提取的谐波信号比较小，需要比放大器输出衰减器用于调整信号幅度适于PXI的最佳测试范围。

上述的基于PXI测试设备的射频功率放大器谐波测试电路，所述的单刀双掷开关采用同步控制，实现高通带和低通带的选择。

上述的基于PXI测试设备的射频功率放大器谐波测试电路，所述的放大器采用谐波不大于4次谐波的射频放大器，所述的衰减器是6dB衰减器。在工程中占绝对优势的是4次以内的谐波，再高次的谐波功率相对要小很多，完全可以忽略不计，因此后级的放大器和衰减器的工作带宽保证4次谐波以内即可。这样可以选用增益带宽在4次谐波以内的放大器就满足要求，可以进一步降低放大器的性能要求，进而降低了这部分的功耗和成本。

本发明的另一目的是提供一种基于PXI测试设备的谐波测试方法，包括以下步骤：

a.通过耦合器衰减后获取被测设备的基波和谐波信号；

b.选择通过高通带高通滤波器或者低通带高通滤波器；

c.对滤波后得到的被测设备谐波信号进行增益放大；

d.增益后的谐波信号经衰减器处理后进入PXI测试设备。

前述的一种基于PXI测试设备的谐波测试方法，步骤c所述的增益是经过增益为40dB固定增益放大器增益；步骤b，所述的高通带和低通带通过单刀双掷开关来选择。

前述的一种基于PXI测试设备的谐波测试方法，步骤d所述的衰减器是6dB衰减器。

本发明的有益效果是：所述的基于PXI测试设备的射频功率放大器谐波测试电路，采用本电路的测试板卡，可降低谐波测试部分的电路复杂性，进而降低了测试板卡的成本，同时经过本电路处理过的谐波信号对PXI测试设备的要求更低，进一步的降低了测试成本。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明整体结构示意图。

图2是本发明的谐波信号获取电路示意图。

图3是本发明的基波和载波抑制电路示意图。

图4是本发明的谐波放大电路示意图。

图5是本发明测试电路图示意图。

附图中标记分述如下：1、被测射频功率放大器，2、谐波信号获取电路，3、基波和载波抑制电路，4、PXI测试设备，1201、耦合器，1202、单刀双掷开关，1203、高通带高通滤波器，1204、低通带高通滤波器，1205、单刀双掷开关，1206、放大器，1207、衰减器，1208、选通开关，CB1、功率合成器1，CB2、功率合成器2，MS1、机械式射频转换开关。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1所示的基于PXI测试设备4的射频功率放大器谐波测试电路，包括PXI测试设备4和被测射频功率放大器1，所述的PXI测试设备4和被测射频功率放大器1之间连接有谐波信号获取电路2，谐波信号获取电路2和PXI测试设备之间4还连接有基波和载波抑制电路3，所述的谐波信号获取电路2采用耦合器实现，耦合器从被测射频功率放大器1输出信号上耦合获取完整的信号，所述的谐波信号获取电路2获取的信号经基波和载波抑制电路3滤波后进入PXI测试设备4。

如图2所示的谐波信号获取电路示意图，所述谐波信号获取电路2采用耦合度是10∶1的耦合器1201，避免了信号过强造成后级电路的非线性失真，及忽略后级电路非线性影响；耦合器1201和被测射频功率放大器1之间还串联有机械式射频转换开关MS1以及功率合成器。谐波信号获取电路2采用耦合度是10∶1的耦合器1201，可以获得被测射频功率放大器输出信号功率1/10的功率，即衰减10dB的射频信号，同时保持相同的频谱分布，这意味着获得的信号由基波和谐波共同组成，基波的能量占主导部分，通常谐波比基波小40dB，即谐波功率为-40dBc左右。如果直接输入PXI这样的信号测量谐波，且保证有较好的精度，则PXI测试设备4需要很大的动态范围，大多数价格低廉的设备不具备这样高的性能。

如图3所示的基波和载波抑制电路示意图，所述的基波和载波抑制电路3包括并联的高通带高通滤波器1203和低通带高通滤波器1204，所述的高通带高通滤波器1203和低通带高通滤波器1204的输入端分别连接有单刀双掷开关1205，高通带高通滤波器1203和低通带高通滤波器1204的输出端分别连接有单刀双掷开关1205。高通滤波器的通带大于基波频率，阻带包含基波频率，这两个高通滤波器是实现双通道射频功率放大器谐波测试的关键。由于高通带对应的频段恰为地通带对应频段的二次谐波的频率，因此必须用两个分立通道实现谐波的提取。

由于上述高通滤波器采用高抑制比器件，对载波抑制达到60dBc，遂造成基波/载波在高通滤波器的输入端回波过大(VSWR＞10∶1)从而影响被测器件被测射频功率放大器1的输出谐波性能，以及大功率回波在被测射频功率放大器1输出端与高通滤波器输入端的链路中反复弹射造成额外谐波失真。应用所述电路，路径自然构成16dB差损，可有效用于衰减载波回波，使回到被测射频功率放大器1输出端的回波尽量小以致对被测射频功率放大器1输出级的影响可忽略不计。同时16dB衰减可有效防止回波在链路上得反复弹射，对后端电路准确扑捉信号，有效利用PXI测试设备4的测量动态范围以及抑制链路非线性失真对谐波测量精度的影响都有重要的作用。

如图4所示的谐波放大电路示意图，所述的谐波放大电路包括相互串联的放大器1206和衰减器1207，谐波放大电路优选40dB固定增益放大器和6dB衰减器，放大器1206用于放大较小的谐波信号，由于耦合器提取的谐波信号比较小，需要比放大器1206输出衰减器1207用于调整信号幅度适于PXI的最佳测试范围。

如图5所示的本发明测试电路图示意图，被测射频放大器1的谐波信号依次经过谐波信号获取电路2、基波和载波抑制电路4、谐波放大电路后经选通开关1208进入PXI测试设备4。

本发明还提供一种基于PXI测试设备的谐波测试方法，包括以下步骤：

a.通过耦合器衰减后获取被测设备的基波和谐波信号；

b.选择通过高通带高通滤波器或者低通带高通滤波器；

c.对滤波后得到的被测设备谐波信号进行增益放大；

d.增益后的谐波信号经衰减器处理后进入PXI测试设备。

所述的一种基于PXI测试设备的谐波测试方法，步骤c所述的增益是经过增益为40dB固定增益放大器增益；步骤b，所述的高通带和低通带通过单刀双掷开关来选择。

所述的一种基于PXI测试设备的谐波测试方法，步骤d所述的衰减器是6dB衰减器。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.基于PXI测试设备的射频功率放大器谐波测试电路，包括PXI测试设备(4)和被测射频功率放大器(1)，所述的PXI测试设备(4)和被测射频功率放大器(1)之间连接有谐波信号获取电路(2)，其特征在于，谐波信号获取电路(2)和PXI测试设备(4)之间还连接有基波和载波抑制电路(3)，所述的谐波信号获取电路(2)采用耦合器实现，耦合器从被测射频功率放大器(1)输出信号上耦合获取完整的信号，谐波信号获取电路(2)获取的信号经基波和载波抑制电路(3)进入PXI测试设备(4)。

2.根据权利要求1所述的基于PXI测试设备的射频功率放大器谐波测试电路，其特征在于，所述的谐波信号获取电路(2)获取的信号经基波和载波抑制电路(3)滤波后经由谐波放大电路进入PXI测试设备(4)。

3.根据权利要求1所述的基于PXI测试设备的射频功率放大器谐波测试电路，其特征在于，所述谐波信号获取电路(2)采用耦合度是10∶1的耦合器(1201)，耦合器和被测射频功率放大器(4)之间还串联有机械式射频转换开关(MS1)以及功率合成器(CB1，CB2)。

4.根据权利要求1所述的基于PXI测试设备的射频功率放大器谐波测试电路，其特征在于，所述的基波和载波抑制电路(3)包括并联的高通带高通滤波器(1203)和低通带高通滤波器(1204)，所述的高通带高通滤波器(1203)和低通带高通滤波器(1204)的输入端分别连接有单刀双掷开关(1202)，高通带高通滤波器(1203)和低通带高通滤波器(1204)的输出端分别连接有单刀双掷开关(1205)。

5.根据权利要求2所述的基于PXI测试设备的射频功率放大器谐波测试电路，其特征在于，所述的谐波放大电路包括相互串联的放大器(1206)和衰减器(1207)。

6.根据权利要求4所述的基于PXI测试设备的射频功率放大器谐波测试电路，其特征在于，所述的单刀双掷开关(1202，1205)采用同步控制。

7.根据权利要求5所述的基于PXI测试设备的射频功率放大器谐波测试电路，其特征在于，所述的放大器(1206)采用谐波不大于4次谐波的射频放大器，所述的衰减器(1207)是6dB衰减器。

8.一种基于PXI测试设备的谐波测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.通过耦合器衰减后获取被测设备的基波和谐波信号；

b.选择通过高通带高通滤波器或者低通带高通滤波器；

c.对滤波后得到的被测设备谐波信号进行增益放大；

d.增益后的谐波信号经衰减器处理后进入PXI测试设备。

9.根据权利要求8所述的一种基于PXI测试设备的谐波测试方法，其特征在于，步骤c所述的增益是经过增益为40dB固定增益放大器增益；步骤b，所述的高通带和低通带通过单刀双掷开关(1202)来选择。

10.根据权利要求8所述的一种基于PXI测试设备的谐波测试方法，其特征在于，步骤d所述的衰减器是6dB衰减器。

Images