CN108614152B - 负载牵引系统及其被测件的输入端面功率的测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种负载牵引系统及其被测件的输入端面功率的测量方法，所述方法包括以下步骤：通过矢量网络分析仪获得源阻抗调配器的S参数；打开信号源和功率放大器，将源阻抗调配器和负载阻抗调配器置于预定位置；在预定范围扫描所述信号源的输出功率，从功率计上分别读取与所述输出功率对应的功率值；通过去嵌入将所述功率值平移到所述源阻抗调配器的输入端面，以获得源阻抗调配器输入端面的功率；根据所述S参数和所述源阻抗调配器输入端面的功率计算所述被测件的输入端面功率。本发明提供的负载牵引系统及其被测件的输入端面功率的测量方法能够实时获得被测件的输入端面功率。

Description

负载牵引系统及其被测件的输入端面功率的测量方法

技术领域

本发明属于射频微波测量领域，具体地讲，涉及一种负载牵引系统及其被测件的输入端面功率的测量方法。

背景技术

负载牵引测量的目的是在被测件(DUT)输入输出端面给DUT提供不同的阻抗以及不同的可用功率，然后测量DUT在这些不同环境下的特性，如输出功率、效率等参数。负载牵引系统是对大功率射频微波功率器件进行负载牵引测量必不可少的系统，负载牵引系统一般由信号源，功率放大器，输入阻抗调配器，输出阻抗调配器，衰减器，功率计以及其他附件组成。

大部分射频微波功率器件的输入、输出阻抗并非50欧姆，与现有的系统存在失配，失配程度随着器件材料和结构的不同而不同，负载牵引测量的主要目的是提供不同的源阻抗和负载阻抗，使得被测件的增益、输出功率能在对源阻抗和负载阻抗进行调整的过程中充分表征出来。

增益对于常规的负载牵引系统来说一般是指转换增益(Gt)，它是通过被测件输出端面注入到负载的功率减去系统提供给被测件输入端面的功率得到的。被测件输出端面注入到负载的功率一般可以通过功率计的读数再去嵌入平移到被测件输出端面的方法实时获得，但是，系统提供给被测件输入端面的功率在传统负载牵引系统中是无法实时获得的。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提供负载牵引系统及其被测件的输入端面功率的测量方法，能够实时获得被测件的输入端面功率。

本发明提出的具体技术方案为：提供一种被测件的输入端面功率的测量方法，所述方法包括以下步骤：

通过矢量网络分析仪获得源阻抗调配器的S参数，所述S参数包括S₁₁、S₁₂、S₂₁、S₂₂；

打开信号源和功率放大器，将所述源阻抗调配器和负载阻抗调配器置于预定位置；

在预定范围扫描所述信号源的输出功率，从功率计上分别读取与所述输出功率对应的功率值；

通过去嵌入将所述功率值平移到所述源阻抗调配器的输入端面，以获得源阻抗调配器输入端面的功率；

根据所述S参数和所述源阻抗调配器输入端面的功率计算所述被测件的输入端面功率。

进一步地，在获得所述S参数之前分别对源阻抗调配器和负载阻抗调配器进行校准。

进一步地，所述预定范围由所述被测件输入端面需要的功率加上所述源阻抗调配器的最大插损后减去推动所述功率放大器的增益得到。

进一步地，所述预定位置为阻抗为50欧姆的位置。

进一步地，通过下式计算所述被测件的输入端面功率：

P_{available(DUT)}＝P_{available(Tuner)}G_a

其中，

P_{available(Tuner)}为源阻抗调配器输入端面的功率，Γ_S为从源阻抗调配器向信号源方向看去的反射系数。

本发明还提供了一种应用于如上所述的测量方法的负载牵引系统，包括依次连接的信号源、功率放大器、源阻抗调配器、直通件、负载阻抗调配器以及与所述负载阻抗调配器连接的功率计，所述信号源用于提供源信号，所述功率放大器用于对所述源信号进行功率放大后输出给所述源阻抗调配器，所述源阻抗调配器和所述负载阻抗调配器用于对所述直通件的源端和负载端进行阻抗匹配，所述功率计用于显示所述负载阻抗调配器输出端面的功率值。

进一步地，还包括连接于所述负载阻抗调配器与所述功率计之间的功率探头，所述功率计用于测量所述功率探头端面的功率值。

进一步地，还包括连接于所述负载阻抗调配器与所述功率探头之间的衰减器，所述衰减器用于保护所述功率探头。

进一步地，还包括连接于所述源阻抗调配器与所述功率放大器之间的定向耦合器，所述功率计连接于所述定向耦合器与所述衰减器之间。

本发明提供的负载牵引系统及其被测件的输入端面功率的测量方法，用直通件代替被测件，在预定范围扫描所述信号源的输出功率，以获得源阻抗调配器输入端面的功率；根据所述源阻抗调配器的S参数和所述源阻抗调配器输入端面的功率计算所述被测件的输入端面功率，从而能够实时获得被测件的输入端面功率。

附图说明

通过结合附图进行的以下描述，本发明的实施例的上述和其它方面、特点和优点将变得更加清楚，附图中：

图1为负载牵引系统结构示意图；

图2为负载牵引系统另一结构示意图；

图3为图2中负载牵引系统的具体结构示意图；

图4为在线测量负载牵引系统源反射系数的方法流程图；

表1为信号源的输出功率与源阻抗调配器输入端面的功率在预定范围内的扫描表格。

具体实施方式

以下，将参照附图来详细描述本发明的实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本发明，并且本发明不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本发明的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。

参照图1，本实施例的负载牵引系统包括依次连接的信号源1、功率放大器2、源阻抗调配器3、直通件4、负载阻抗调配器5以及与负载阻抗调配器5连接的功率计6。

具体的，信号源1用于给整个系统提供源信号，功率放大器2用于对源信号进行功率放大后输出给源阻抗调配器3。源阻抗调配器3和负载阻抗调配器5用于对直通件4的源端的阻抗和负载端的阻抗进行匹配，以使得整个系统处于最大功率输出状态。这里，源端的阻抗指的是从直通件4向信号源1方向看去的阻抗，源端的负载端的阻抗指的是从直通件4向负载阻抗调配器5方向看去的阻抗。功率计6用于显示负载阻抗调配器5的输出端面的功率值。

其中，直通件4可以是零直通即源阻抗调配器3与负载阻抗调配器5之间直接连接；直通件4也可以是非零直通，例如，在被测件输入、输出的极性相同的情况下，需要在源阻抗调配器3与负载阻抗调配器5之间连接一个阳到阳或者阴到阴的转接器，这里的转换器即为直通件4。

参照图2、图3，所述负载牵引系统还包括连接于负载阻抗调配器5与功率计6之间的衰减器7及连接于源阻抗调配器3与功率放大器2之间的定向耦合器8，其中，功率计6通过第一功率探头61与衰减器7连接，衰减器7用于保护功率探头61，功率计6用于显示功率探头61的测量端面探测到的功率值。为了能够对源阻抗调配器3输入端面的输入功率进行监测，功率计6与定向耦合器8之间还连接有第二功率探头62。

除此之外，本实施例中的负载牵引系统还可以包括一些常规的器件或者仪表，例如，偏置器、频谱分析仪、隔离器等。

参照图4，本实施例还提供一种被测件的输入端面功率的测量方法，在本实施例中被测件用直通件4来代替，被测件的输入端面功率即为直通件4的输入端面功率，所述方法包括以下步骤：

步骤S1、分别对源阻抗调配器3和负载阻抗调配器5进行校准；

步骤S2、通过矢量网络分析仪获得源阻抗调配器3的S参数，S参数包括S₁₁、S₁₂、S₂₁、S₂₂，其中，S₁₂为反向传输系数，S₂₁为正向传输系数，S₁₁为输入反射系数，S₂₂为输出反射系数；这里，S参数是在预定频率各个机械位置所对应的S参数。

步骤S3、打开信号源1和功率放大器2，将源阻抗调配器3和负载阻抗调配器5置于预定位置；其中，源阻抗调配器3的预定位置为源阻抗调配器3的初始化位置或阻抗为50欧姆的位置，负载阻抗调配器5的预定位置为负载阻抗调配器5的初始化位置即阻抗为50欧姆的位置；

步骤S4、在预定范围扫描信号源1的输出功率，从功率计6上分别读取与所述输出功率对应的功率值；

其中，预定范围由被测件输入端面需要的功率加上源阻抗调配器3的最大插损后减去推动功率放大器2的增益得到。例如，被测件输入端面需要的功率为5dBm～30dBm，源阻抗调配器3的最大插损为10dBm，推动功率放大器2的增益为50dBm，则所述预定功率范围为(5dBm～30dBm)+10dBm-50dBm即为-35dBm～-10dBm。为了保证有更大的动态范围，可以根据信号源1的实际输出功率对所述预定范围进行适当的扩大，例如，上述预定范围为-35dBm～-10dBm，适当扩大之后将其设置为-40dBm～-7dBm。

步骤S5、通过去嵌入将功率值平移到源阻抗调配器3的输入端面，以获得源阻抗调配器输入端面的功率P_{available(Tuner)}；

步骤S6、根据S参数和源阻抗调配器输入端面的功率计算被测件的输入端面功率，其中，通过下式计算所述被测件的输入端面功率：

P_{available(DUT)}＝P_{available(Tuner)}G_a

其中，

P_{available(Tuner)}为源阻抗调配器输入端面的功率，Γ_S为从源阻抗调配器向信号源方向看去的反射系数。

下面我们以预定范围为-40dBm～-7dBm作为样本，可以得到一个信号源1的输出功率P_{available(Source)}以及源阻抗调配器输入端面的功率P_{available(Tuner)}的扫描表格，如表1所示，可以看得出，信号源1的输出功率P_{available(Source)}以及源阻抗调配器输入端面的功率P_{available(Tuner)}之间基本呈线性关系，这是因为功率放大器2在一般情况下，其增益不会有太大的波动。在信号源1推动功率放大器2时，功率放大器2随信号源1的输出功率P_{available(Source)}增加而逐渐饱和，这些线性关系不再维持，因此，在本实施例中还可以根据信号源1的输出功率P_{available(Source)}与源阻抗调配器输入端面的功率P_{available(Tuner)}是否呈线性关系判断功率放大器2的线性区和饱和区的临界点。

表1

因此，在实际过程中，在已知信号源1的输出功率P_{available(Source)}的情况下，可以根据表1所呈现的线性关系来得到源阻抗调配器3输入端面的功率P_{available(Tuner)}，然后再根据步骤S6中的公式计算获得被测件的输入端面功率。

本实施例提供的负载牵引系统及其被测件的输入端面功率的测量方法，用直通件4代替被测件，在预定范围扫描信号源1的输出功率，以获得源阻抗调配器3输入端面的功率；再根据源阻抗调配器3的S参数和源阻抗调配器3输入端面的功率计算被测件的输入端面功率，从而实时获得被测件的输入端面功率，提升了整个系统的测量精度和测量速度。

虽然已经参照特定实施例示出并描述了本发明，但是本领域的技术人员将理解：在不脱离由权利要求及其等同物限定的本发明的精神和范围的情况下，可在此进行形式和细节上的各种变化。

Claims (3)

1.一种被测件的输入端面功率的测量方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

通过矢量网络分析仪获得源阻抗调配器的S参数，所述S参数包括S₁₁、S₁₂、S₂₁、S₂₂；

打开信号源和功率放大器，将所述源阻抗调配器和负载阻抗调配器置于预定位置，所述预定位置为阻抗为50欧姆的位置；

在预定范围扫描所述信号源的输出功率，从功率计上分别读取与所述输出功率对应的功率值，所述预定范围由所述被测件输入端面需要的功率加上所述源阻抗调配器的最大插损后减去推动所述功率放大器的增益得到；

通过去嵌入将所述功率值平移到所述源阻抗调配器的输入端面，以获得源阻抗调配器输入端面的功率；

根据所述S参数和所述源阻抗调配器输入端面的功率计算所述被测件的输入端面功率，其中，所述被测件为直通件。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在获得所述S参数之前分别对源阻抗调配器和负载阻抗调配器进行校准。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过下式计算所述被测件的输入端面功率：

P_{available(DUT)}＝P_{available(Tuner)}G_a

其中，

P_{available(Tuner)}为源阻抗调配器输入端面的功率，Γ_S为从源阻抗调配器向信号源方向看去的反射系数。

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