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[分享] 如何克服5G毫米波的负载牵引测量挑战?(上)

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纯净的硅(初级)

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发表于 2019-5-24 09:00 | 显示全部楼层 |阅读模式

第五代移动通信代表了无线通信的下一个演进阶段。随着对设备无线连接性的重视,5G预计将汇集数据、语音、视频、物联网、汽车连接、智能家居、智能城市、增强现实和工业自动化应用。为了达成这个大胆的目标,5G技术将部署在多个频带上,覆盖较低的MHz频段到较高GHz频段。在450 MHz - 6 GHz频带的研究是以远距离通信为目标,在28至30GHz和37至39GHz频带则以高数据速率为目标。尽管存在许多独特的挑战,毫米波频段潜在具备许多优势,包括更大的带宽、更大的容量、更高的安全性和更长的电池寿命。


功率放大器(PA)在5G基础设施中是一个关键技术,因此必须采用良好的设计以获得最佳性能,也就是最大限度的提高功率和效率,同时保持适当的线性度。而最大限度地提高性能的一个有效设计工具就是负载牵引。


负载牵引技术


负载牵引是通过改变仪器设备呈现给被测器件(DUT)的负载阻抗(通常DUT是晶体管)以测量不同大信号条件下DUT的性能特征的过程。系统化地变化阻抗,并在此过程中测量或计算出目标参数如输出功率、增益和效率,借此可以绘出特定性能取值的等高线(例如,x dBm输出功率或y%的效率),从而直观地将最大性能所在的点、性能变化速率、各种性能参数(参见图1)之间的权衡折中可视化出来。


图1 输出功率和功率附加效率的负载牵引等高线图。


但负载牵引系统是如何工作的呢?首先把一个DUT当作二端口网络(参见图2)。然后把信号A1注入到DUT的端口1。该信号的一部分被传入到DUT中,而另一部分则由于DUT的输入阻抗和输入网络的源阻抗之间的不匹配被反射为B1。经过DUT网络被改变后的信号b2离开DUT的端口2,然后被传送到所接负载上,而它的一部分由于DUT的输出阻抗和输出网络的负载阻抗之间的不匹配被反射成为A2。将反射的幅度和相位表示为ΓL:

图2 DUT(被测器件)的二端口S参数模型。


负载牵引系统通过改变反射信号A2来改变ΓL的幅度和相位。任意负载阻抗可由如下计算公式表示:

只要信号a2是可实现的,就可以将对应的负载阻抗呈现给DUT。有两种常用的方法来改变呈现给DUT的阻抗:无源负载牵引和有源负载牵引。


无源负载牵引


无源负载牵引采用机械阻抗调谐器以改变反射信号a2的幅度和相位,以及呈现给DUT的阻抗(参见图3a)。负载阻抗的幅度大小和相位通过调整一个50Ω悬空传输线附近的探针(或金属块)的在x轴和y轴的位置来实现(参见图3b)。反射的幅度由悬空传输线附近垂直移动探头来控制,而相位由沿着该悬空传输线水平移动探头来控制。通过上、下、左、右移动探头,就几乎可以将任何阻抗呈现给DUT,当然前提是信号A2的强度仍然足够,使得所需的

可以实现。需要注意的是ΓL总是小于1,因为DUT和调谐器的输出之间的损失使得A2总比b2小。


图3 用于执行负载牵引测量的无源阻抗调谐器(a),包含无源滑动螺钉调谐器和探针(b)。


来源:EEWorld RF/无线板块,转载请附上链接


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宇宙尘埃

发表于 2019-5-24 09:24 | 显示全部楼层
多谢分咯


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