如何克服5G毫米波的负载牵引测量挑战？（上）

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如何克服5G毫米波的负载牵引测量挑战？（上） [复制链接]

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）。

月下良缘

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