揭秘：如何測試射頻有源器件

射頻器件是射頻信號鏈中的有源元件，已用于除純無源系統(tǒng)外的幾乎所有射頻系統(tǒng)。有源射頻器件與無源射頻器件的區(qū)別在于，有源射頻器件使用電功率或電氣控制信號為器件供電并改變其性能。在許多情況下，對于放大器和混頻器偏置，有源射頻器件需要直接通電才能發(fā)揮作用。

> 放大器

功率放大器(PA)

低噪音放大器(LNA)

增益塊放大器(GBA)

> 混頻

上變頻器

下變頻器

>偏差三通/直流模塊

>可變衰減器/均衡器

>可變或轉(zhuǎn)換濾波器

>基于電子、機械或半導(dǎo)體的開關(guān)

>調(diào)制器/解調(diào)器

>噪聲源

>振蕩器/合成器

>移相器/微調(diào)器

測試有源器件通常比測試無源器件更為復(fù)雜。對于某些類型的測試，有源器件的輸入和輸出信號可能會超過常見測試器件的性能閾值，例如信號發(fā)生器、頻譜/信號分析儀、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀和功率計。在這些情況下，除了基本測試器件外，還可以使用放大器或衰減器將信號功率降低到器件的安全水平，或者將被測器件(DUT)的射頻信號增強到實際測試所需的水平。

如果使用非常高的功率水平，衰減器可能不足以完全保護下游的敏感測試設(shè)備，而定向耦合器可能被用于實現(xiàn)從高功率信號路徑的功率降低(隔離)，該路徑可能終止于高功率終端。

矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀(VNA)

頻譜/信號分析儀(SA)

信號發(fā)生器(SG)和頻率合成器

噪聲發(fā)生器

功率計

開關(guān)和開關(guān)矩陣

衰減器和衰減器矩陣

定向耦合器

端子連接器

有許多有源器件也都是非線性。這提出了在測試時尤其要考慮的其它因素，特別是在大功率和高頻狀態(tài)下，在這些狀態(tài)下與線性行為相比，器件性能的非線性方面可能會很重要。VNA進行的S參數(shù)測量只能描述器件對小信號的響應(yīng)，在這種情況下，器件的行為很可能近似于在靜態(tài)工作點(通常為DC偏置電壓下工作的線性分量。)在這些情況下，可以能夠具有測量X參數(shù)的VNA。具備X參數(shù)功能的VNA能夠測量器件性能的線性和非線性方面，并在X參數(shù)文件中包含非線性信息，例如，器件在置于大信號情況下時產(chǎn)生的幅度和相位失真。

在其它情況下，器件的實際阻抗可能在器件的所有工作條件下都是未知的。對于高功率放大器，為了確保有效的傳輸和最佳的線性度，需要了解此阻抗，以使其與下游電子設(shè)備和天線實現(xiàn)最佳匹配。在高功率放大器和高功率電子設(shè)備中尤其如此，在這些設(shè)備中，當(dāng)信號反射到器件的輸出端時，即使是很小的反射也會造成損壞，或者形成電壓足以改變器件行為的駐波。這時需要采用負(fù)荷拉力測試。負(fù)荷拉力是一項測量技術(shù)，在器件的輸入或輸出口阻抗可變時，可以觀察器件的性能參數(shù)。負(fù)荷拉力測試的最終目標(biāo)通常是表征器件，并找到給定輸出阻抗的最佳工作點。