關(guān)于1dB增益壓縮點(diǎn)的基本測試方法分享

Test Card

今天要給大家分享的是關(guān)于1dB增益壓縮點(diǎn)的基本測試方法，眾所周知，現(xiàn)代矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀往往具有功率掃描的功能，可以非常方便地測出1dB增益壓縮點(diǎn)。不過今天介紹的是基于頻譜儀的手動(dòng)測試方法，這也是非常流行的測試方法。

圖1給出了使用頻譜儀測試P1dB的連接示意圖，其整體思路是：信號(hào)源從輸出小功率開始，以合適的步進(jìn)逐步遞增，同時(shí)記錄每一次調(diào)整功率時(shí)頻譜儀的測試結(jié)果，將頻譜儀測得的功率減去信號(hào)源設(shè)置的功率作為DUT的測試增益，當(dāng)測試增益降低1dB時(shí)，便可以確定P1dB.

圖1. P1dB測試連接示意圖

具體操作步驟如下：

**Step 1. **按照?qǐng)D1方式進(jìn)行測試組網(wǎng)，衰減器是否需要取決于DUT本身的輸出功率，而且選擇時(shí)也要考慮功率容量是否滿足要求。如果DUT輸入、輸出VSWR不好，可以考慮在前后各引入一個(gè)衰減器。

**Step 2. **信號(hào)源輸出一個(gè)較小的功率，確保DUT工作在近似線性區(qū)域，此時(shí)要保證信號(hào)源的射頻開關(guān)沒有打開。

**Step 3. **確保整個(gè)鏈路功率滿足安全條件下，打開DUT和信號(hào)源輸出開關(guān)，并記錄此時(shí)信號(hào)源的設(shè)置功率和頻譜儀測得的功率，即(Pin, Pout)，并計(jì)算測試增益(Pout-Pin)。

**Step 4. **以一定的步進(jìn)逐步增大信號(hào)源的輸出功率，記錄相應(yīng)的功率值，并計(jì)算各個(gè)測試增益。P1dB的確定需要一個(gè)迭代過程，在迭代初期，功率步進(jìn)可以設(shè)置大一些，這屬于粗調(diào)。到了迭代后期，功率步進(jìn)可以小一些，進(jìn)入細(xì)調(diào)階段。

不斷調(diào)整信號(hào)源輸出功率，直到測試增益與初始測試增益相差1dB，這表明DUT已經(jīng)壓縮，并且當(dāng)前增益比線性增益低了1dB。

**Step 5. **雖然上一步已經(jīng)達(dá)到1dB增益壓縮狀態(tài)，但是信號(hào)源設(shè)置功率和頻譜儀測得功率還不是P1dB對(duì)應(yīng)的輸入和輸出功率，因?yàn)殒溌飞线€有線纜等附件的影響。

去掉放大器，直接使用頻譜儀測試放大器輸入側(cè)的功率即為P1dB,in，頻譜儀測得的功率補(bǔ)償DUT輸出端的鏈路損耗即為P1dB,out。

以上就是基于頻譜儀測試P1dB的具體步驟。下面思考一個(gè)問題，測試之前是否需要按照?qǐng)D2方式進(jìn)行功率標(biāo)定？

圖2. 激勵(lì)信號(hào)功率校準(zhǔn)示意圖

可以做功率標(biāo)定，但不是必須的，不進(jìn)行功率標(biāo)定也能得到準(zhǔn)確的測試結(jié)果。

功率標(biāo)定主要用于確定信號(hào)源輸出經(jīng)線纜等附件后的功率，確保饋入DUT的功率是精確已知的。如果不進(jìn)行功率標(biāo)定，如何保證測試結(jié)果呢？

假設(shè)信號(hào)源的輸出功率線性度是非常好的，即不管信號(hào)源輸出多少功率，設(shè)定值與實(shí)際輸出值之間的偏差是固定的，下面用Poffset表示。

第1次測試時(shí)，信號(hào)源輸出功率為Pin,1，則DUT輸出功率為

Pout,1 = Pin,1 + Poffset - Lin + G1 - Lout

式中，Lin 和Lout分別表示DUT前后的損耗，G1表示在當(dāng)前激勵(lì)功率下的增益。

實(shí)操時(shí)將按照如下公式確定DUT增益。

GDUT,1 = Pout,1 -Pin,1 ~~ = Poffset - Lin + G1 - Lout~~

類似地，第n次測試時(shí)，信號(hào)源輸出功率為Pin,n，則DUT輸出功率為

Pout,n = Pin,n + Poffset - Lin + Gn - Lout~~

式中，Gn表示在當(dāng)前激勵(lì)功率下的增益。

第n次測試得到的增益為

GDUT,n ~ ~ = Pout,n - Pin,n = Poffset - Lin + Gn - Lout

將第1次和第n次的增益測試結(jié)果相減可得

GDUT,1 - GDUT,n = G1-Gn

上式表明DUT實(shí)際增益的變化，與實(shí)操時(shí)計(jì)算的測試增益變化是一致的，因此，即使不進(jìn)行功率校準(zhǔn)，依然可以準(zhǔn)確確定DUT的1dB增益壓縮點(diǎn)。

值得一提的是，以上推導(dǎo)是基于信號(hào)源輸出功率線性度非常好的前提假設(shè)。幸運(yùn)的是，大部分商用信號(hào)源的功率線性度都是不錯(cuò)的。