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ARB波形发生器和测量放大器增益

2021-07-23 来源:新疆农业机械网

ARB波形发生器和测量放大器增益

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当涉及放大时,主要参数是输出相对于输入的增益和保真度。增益用β(希腊字母β)表示,是输出电压,电流或功率与输入之比。根据定义,放大器的功率增益大于1中国机械网okmao.com。

MG3700A矢量信号发生器具有生成现代通信标准中使用的各种调制波形的能力。

表征放大器增益的测量结果很好地说明了如何使用一种称为任意基于波形的矢量信号发生器的仪器。顾名思义,该仪器基本上是任意波形发生器和矢量网络分析仪的组合。它有一个利基,因为现代的调制方案通常有两个调制信号,即I和Q。通常,将需要两个信号发生器来生成已调制的信号:用于I和Q的任意波形发生器和用于被调制信号的数字信号发生器。一个问题:ARB波形发生器的I和Q信号存在延迟。没有延迟补偿的情况下,调制精度会下降,并且外部因素会使延迟从一天到第二天略有不同。而且,

基于任意波形的矢量信号发生器通过将两个波形发生器构建在同一机架中而消除了噪声和调制精度问题。除了简化IQ调制的波形生成之外,该仪器还有助于进行涉及多个波形的放大器测量。

首先考虑一些基本的放大器测量。两端口工作功率增益为:

G p = P负载/ P输入

,其中G p为工作功率增益;P负载是一段时间内平均传递给负载的最大功率;P输入是网络输入的时间平均功率。

增益通常以dB表示。放大器增益通常指定为指定频率范围内的最小值。一些放大器同时指定了最小和最大增益,以确保系统的后续级不会受到过低或过高的驱动。

小信号增益是放大器的线性工作区中的增益。增益平坦度是衡量增益在指定频率范围内如何变化的量度。通常通过在放大器输入端放置恒定电源并在适当范围内扫描其频率来进行测量。放大器增益平坦度的变化可能会使放大器通过的信号失真。使用矢量网络分析仪时,增益在S参数术语中称为S21。

在小信号增益和平坦度测量设置中,频率响应是主要误差。增益在感兴趣的带宽上的偏差会使失真的信号失真,因为频率分量不会被同等地放大。在测量增益时,假设放大器的输入和输出阻抗都与系统的特性阻抗相同。当测量在射频频率下工作的放大器的质量时,这一假设特别重要。

放大器在各种温度下的响应也可能非常不同。应在放大器处于所需的工作温度时进行测试。校准期间必须考虑衰减器和耦合器的频率响应效应和失配,因为它们是测试系统的一部分。正确的纠错技术可以减少这些影响。

当放大器输入端出现多个频率时,放大器的非线性会在输出端引入三阶互调失真(IMD)。传统的双音(f 1和f 2)IMD测试产生的三阶乘积以2f 1 -f 2和2f 2 -f 1的频率出现。典型的两音IMD测试设置使用两个信号发生器,并将信号在两路组合器中求和,然后馈入被测放大器。频谱分析仪执行实际测量。

通常还需要隔离器,以保持来自一个电源的信号能量通过功率合成器泄漏到另一电源。来自一台发电机的信号在另一台发电机的输出端将导致其输出电平调制并产生IMD。

基于任意波形的矢量信号发生器将极大地简化此测试设置-无需隔离器,无需组合器。在测量DUT之前,通常的做法是验证发生器产生的IMD是否比DUT规范低20至30 dB。因为测试设置和频谱分析仪生成的失真分量与要测量的失真分量发生在相同的频率,所以无法知道测试系统和DUT信号之间的相位关系。

要测量仪器的IMD,请将两音源直接连接到负载,并在所有要求的功率水平和频率上测量该源的IMD。在插入DUT的情况下执行相同的步骤,应该会得到放大器失真引起的IMD。

需要注意的一点是矢量信号发生器在保持线性性能的同时可以提供的最大功率。在Rhode&Schwarz MG3700A基于arb波形发生器的矢量信号发生器上,该电平为+10 dBm(带有机械衰减器选件)。必须将最大可用功率降低到复合信号的信号峰值/平均比。该比率等于:10 log(NumberOfTones)。例如,两音信号的峰值/平均比为3 dB;16音信号提供的最大比率为12 dB。

功率放大器的输出功率不能无限地增加。增益压缩是输出功率电平,其中增益从其小信号增益下降1 dB。有时还需要测量放大器的饱和功率容量。饱和点是输入功率的任何上升都不会产生输出功率的相应上升的点。某些VNA具有固定的例程,该例程会自动将标记放在1 dB压缩点处,并返回增益和输入功率。

还要注意的一点是,雷达中使用的脉冲放大器无法通过连续波信号进行激励来进行压缩测试。施加连续波信号可能会使放大器过热并损坏放大器。相反,压缩测试必须使用脉冲信号源。

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