CN1725026A - 一种放大器增益压缩点输出功率测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种放大器增益压缩点输出功率测试方法。包括：a.设置放大器输入功率Pins＝Pins1，测试此时的增益功率G0，其中Pins为输入功率变量，Pins1为扫描功率起始功率值；b.计算受限输入功率值Pins3＝P0－G0；其中P0为输出上限功率值；c.设置Pins＝Pins3，测试此时的增益Gs3；d.计算输出功率Ps3＝Pins3+Gs3，计算放大器此时的增益压缩量b＝G0－Gs3；e.若Ps3＞＝PadB，则判定放大器adB压缩点指标合格；若Ps3＜PadB则判断放大器adB压缩点指标不合格。应用本发明可提高放大器输出压缩点的测试安全性和效率，加入到具有功率扫描功能的仪器中，作为仪器的生产测试检验方法，可使测试更加方便和安全。应用本方法，可以通过2次增益测试，即可完成放大器adB压缩点输出功率是否符合指标的判断。

Description

一种放大器增益压缩点输出功率测试方法

技术领域

本发明涉及通信及电子领域的测试技术，尤其涉及一种输出功率上限受限的放大器压增益缩点输出功率测试方法。

技术背景

1dB压缩点输出功率是放大器的一个很重要的指标，表征着放大器输出功率随输入功率增加而增加的能力，一般来说，输入功率从小信号增加到一定程度，因放大器的非线性特性，输出功率增加开始减缓，增益开始明显下降，如图1所示。

在放大器的1dB压缩点输出功率测试方法中，一般采用输入功率逐级增大或连续增大扫描的方法，通过增益判断，找出增益下降1dB时对应的输出功率。

放大器1dB压缩点输出功率测试组网介绍：

放大器1dB压缩点输出功率的测试，有两种主要的组网测试实现方法，分别如下：

实现一：如图2所示，是信号源+功率计测试实现的示意图，其中功率计可用频谱仪等具有功率/幅度测试功能的仪器来替代。通过改变信号源的输出功率，使之在一个功率范围内逐点扫描，对应用测试出放大器的输出功率，比较增益变化，可找出增益下降1dB时对应的输出功率，即测试出准确的1dB压缩点输出功率值。通过对比指标，可判断是否符合指标。

实现二：如图3所示，是网络分析仪功率扫描测试法示意图，其中“reflection”指网络分析仪的信号输出端，“transition”指网络分析仪的信号接收端，适配器是实现与放大器进行功率及接口匹配的转接头、电缆、衰减器等，衰减器是用来衰减输入到网络分析仪输入端口的功率，以防止功率过大造成仪器损伤，可根据需要选择。其中网络分析仪可用具有功率扫描功能的其它仪器或仪器组合实现。

下面分析实现二的测试原理及测试过程，以1dB压缩点输出功率的测试为例，并且分析不进行输出功率受限引起的问题。

图4是一个普通放大器增益/输入关系曲线示意图，可用网络分析仪的功率扫描增益测量实现。图中，横坐标代表输入功率变量，纵坐标代表放大器的增益，图中显示，增益随输入功率增大而减小。

设放大器的1dB压缩点输出功率指标为p1dBout。测试过程中，设定好放大器测试的输出扫描起始、截止功率Pins1和Pins2，放大器在输入功率为Pins1时的增益记为G0，随着输入功率的连续增加，放大器的增益下降1dB的点标记为c，对应找出c点对应的输入功率Pin1dB，就可以计算出1dB压缩点输出功率Pout1dB＝Pin1dB+G0-1。

实现一的与实现二在原理上相同，增益计算都是借助外部计算实现，通过输入功率的步进增加，增益下降超过1dB后，可寻找到满足一定误差的C点，从而测试或计算出1dB压缩点输出功率。

实现一和实现二可以统称为功率扫描法，在批量测试中，要测试出准确的1dB压缩点输出功率，必须在上述测试实现中设置有足够大的Pins2，从而能测试到C点。因此，Pins2的要求如下：

在Pins2的输入功率下，即使放大器增益较小，放大器输出功率仍然要大于P1dBout，否则因输出功率过小，无法判断。即要求Pins2+Gmin＞＝P1dBout，即Pins2＞＝P1dBout-Gmin，测试中需要留有一定余量，若取余量为1dB，则Pins2＝P1dBout-Gmin+1。在Pin＝Pins2时和放大器增益G＝Gmax时，放大器输出功率最功率Pout＝Pins2+Gmax＝P1dBout-Gmin+1+Gmax＝P1dBout+(Gmax-Gmin)+1，即有可能造成输出功率比P1dBout大(Gmax-Gmin)+1。

举例来说，对于增益误差要求为±1的情况(Gmax-Gmin＝2)，此时，1dB+(Gmax-Gmin)＝1+2＝3dB。即输出信号功率可能比P1dB还要大3dB。反过来，若放大器线性足够好，却不一定能够测试到1dB压缩点，只能采用超限处理。

因此，为准确测试出1dB压缩点输出功率值，不对功率输出进行控制，就可能会因输出功率过大或放大器过驱动，引起放大器本身及后级器件损伤。

发明内容

本发明是针对以上问题，设计了一种输出功率受限的增益压缩点输出功率测试判断方法，采用本设计方法，不需要测试出具体的功率压缩点输出功率值，就可以判断出放大器是否符合规格指标。作为分析需要，测试会给出受限输出功率和受限压缩量，以供参考分析之用。

本发明采用如下方案：

一种放大器增益压缩点输出功率测试方法，其特征在于包括以下步骤：

已知：需要测试放大器的adB压缩点输出功率是否符合指标，指标为PadB，设置受限输出功率P0＝PadB+c＝PadB+a+m，其中m为修正因子，可根据测试经验数据或分析进行设置，一般取m＝0，即c＝a。放大器在Pins1输入功率下，可测试到放大器的正常增益或标准增益。

a、设置放大器输入功率Pins＝Pins1，测试此时的增益功率G0，其中Pins为输入功率变量，Pins1为增益测试的扫描输入功率起始功率值，在此功率下可以测试到放大器的正常增益或标准增益；

b、计算受限输入功率值Pins3＝P0-G0；其中P0为输出上限功率；

c、设置Pins＝Pins3，测试此时的增益Gs3；

d、计算受限输出功率Ps3＝Pins3+Gs3，受限压缩量b＝G0-Gs3；

e、若Ps3＞＝PadB，或b＜＝c，则判定放大器合格；若Ps3＜PadB，或b＞c，则判断放大器不合格。

本发明对放大器的生产测试、批量测试、合格判断等均有直接的指导意义，能避免测试活动中对放大器本身及后级器件或仪器的损伤。

本发明所提的测试设计方法，在压缩点输出功率测试过程中，可以作为基本方法引用。

本发明可提高放大器输出压缩点的测试安全性和效率，可应用加入到具有功率扫描功能的仪器中，作为仪器的生产测试方法，使测试更加方便和安全。通过本专利，可以进行增益测试2次即可完成压缩点输出功率的合格判断。

附图说明

图1是现有技术中一般放大器的输入/输出功率关系曲线示意图；

图2是现有技术中信号源+功率计测试压缩点指标测试实现一示意图；

图3是现有技术中采用网络分析仪的功率扫描测试法测试实现二示意图；

图4是现有技术中采用网络分析仪的功率扫描技术得到的增益曲线示意图；

图5是本发明相关输出功率受限增益压缩点输出功率测试方法设计示例图；

图6是本发明的测试流程图。

具体实施方式

下面结合说明书附图来说明本发明的具体实施方式。

如图4所示，是放大器的功率增益模型一般示意图，随着输入功率的增加，输出功率增加幅度开始减缓，表现为增益随输入功率增加呈现下降的曲线，如图4所示。

图5中，横坐标代表输入功率变量，纵坐标代表输出功率变量，纵坐标上PadB点表示放大器的adB压缩点输出功率指标(a＝1时就是1dB压缩点输出功率指标)，Pins1是放大器可进行正常增益测试的起始扫描输入功率值，Pins2是扫描备用最大截止功率，其值可参考前面的推导结果。

放大器的adB压缩点输出功率指标为PadB，要求测试adB压缩点指标是否合格。为防止输出功率过大，应设置输出功率上限值，即受限输出功率P0，受限目标为放大器在测试中的输出功率在PadBm～P0之间，不会超过P0。取P0＝PadB+c＝PadB+a+m，m为修正因子，一般可取m＝0，即c＝a。

测试设计中，需要确定几个常量：压缩点压缩量a，输出功率上限P0，功率扫描起始功率输入功率值Pins1。下面逐一对这几个量进行说明。

Pins1为扫描功率起始功率值，该值可有一定的活动范围，需要根据测试精度来自行确定。如无特别要求，可设置使Pins1＜P1dB-10-Gmax，其中Gmax是放大器允许的增益量大值。放大器在Pins1的输入功率下，测试到增益为G0。

输出功率上限P0，在上述增益模型中，是需要限制的最大输出上限功率，设置受限输出功率P0＝PadB+a+m，其中m为修正因子，可根据测试经验数据或分析进行设置，一般取m＝0即可，即取P0＝PadB+a。

a是需要测试的放大器压缩点的压缩量指标，根据放大器和测试要求进行制定。a＝1，即1dB压缩点较为常见。

变量有输入功率Pins和测试动态增益Gs，Pins为输入功率变量，Ps为输出功率变量，对应增益Gs＝Ps-Pins。

如图6所示，是本发明的测试流程图，从图中可以看到，本发明的测试方法实现如下：

已知：需要测试放大器的adB压缩点输出功率是否符合指标，指标为PadB，设置受限输出功率P0＝PadB+c＝PadB+a+m，其中m为修正因子，可根据测试经验数据或分析进行设置，一般取m＝0即可。放大器在Pins1输入功率下，可测试到放大器的正常增益或标准增益。

a、设置放大器输入功率Pins＝Pins1，测试此时的增益功率G0，其中Pins为输入功率变量，Pins1为扫描功率起始功率值；

b、计算受限输入功率值Pins3＝P0-G0；其中P0为输出上限功率值；

c、设置Pins＝Pins3，测试此时的增益Gs3；

d、计算输出功率Ps3或测试计算放大器此时的增益压缩量b；

e、若Ps3＞＝PadB，或者b＜＝c，则判定放大器adB压缩点指标合格；若Ps3＜PadB，或者b＞c，则判断放大器adB压缩点指标不合格。

本发明中，需要进行功率扫描预校准，，校准及测试实现如下：

对于采用网络分析仪等具有功率扫描功能的测试仪器，在测试前可能需要预校准。具体实现上，可以采用输入功率范围较大的Pins1～Pins2输入值进行通路校准并保存为校准文件，在测试G0时，可以控制开启扫描截止功率，在G0测试时，扫描终止功率设为Pins2e＜P0-Gmax-p(其中Pins2e为初始增益测试允许使用安全功率，Gmax为正常测试放大器最大增益，p为保护功率，可根据情况自设)。即可保证输出功率＜P0，测试完G0后，再将输入扫描功率上限定为Pins3＝P0-G0，即能保证输出功率Ps＜P0。从而实现输出功率受限的测试。

对于增益曲线随输入功率增加在压缩点附近增益下降的情况，采用本方法实现的测试输出功率Pout＜＝P0。

本发明对放大器的生产测试、批量测试、合格判断等均有直接的指导意义，能避免测试活动中对放大器本身及后级器件或仪器的损伤。

本发明所提的测试设计方法，在压缩点输出功率测试过程中，可以作为基本方法引用。

本发明可提高放大器输出压缩点的测试安全性和效率，可应用加入到具有功率扫描功能的仪器中，作为仪器的生产测试方法，使测试更加方便和安全。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (5)

1、一种放大器压增益缩点输出功率测试方法，其特征在于包括以下步骤：

a、设置放大器输入功率Pins＝Pins1，测试此时的增益功率G0，其中Pins为输入功率变量，Pins1为扫描功率起始功率值；

b、计算受限输入功率值Pins3＝P0-G0；其中P0为输出上限功率值；

c、设置Pins＝Pins3，测试此时的增益Gs3；

d、计算输出功率Ps3＝Pins3+Gs3，计算放大器此时的增益压缩量b＝G0-Gs3；

e、若Ps3＞＝PadB，则判定放大器adB压缩点指标合格；若Ps3＜PadB则判断放大器adB压缩点指标不合格。

2、如权利要求1所述的测试方法，其特征在于所述的步骤d，输出功率Ps3计算公式为：Ps3＝Gs3+Pins3。

3、如权利要求1所述的测试方法，其特征在于所述的步骤d，放大器输出adB压缩点指标PadB计算公式为：PadB＝P0-a。

4、如权利要求1所述的测试方法，其特征在于所述的步骤d中，进行如下取值：a＝1。

5、如权利要求1所述的测试方法，其特征在于还包括步骤a之前的仪器校准步骤。

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