频谱分析仪在射频功率放大器增益与平坦度测试的应用

1.射频功率放大器介绍

射频功率放大器(Radio Frequency Power Amplifier，简称RF PA)是一种将信号功率放大的电子设备，广泛的应用于各个领域的无线通信设备中。

射频功率放大器是各种无线发射机的核心部件。发射机的前级电路中产生并提供微小功率的射频信号，要经过一系列的放大，有的是一级放大，有的可能需要经过多级放大才能产生足够的射频功率提供给后端设备，如天线等。

2.功率放大器的电路组成

放大器有不同类型，简化之，放大器的电路可以由以下几个部分组成:晶体放大管、偏置电路、以及输入、输出匹配电路。

3.射频放大器功能

放大器功能是将输入的内容加以放大并输出。输入和输出的内容，我们为“信号”，在射频领域即为射频信号。

放大器的主要功能是将小信号放大为大信号进行输出，那么对于放大器其放大能力至关重要，增益这个指标就是用来表示射频放大器的放大能力。主要介绍用频谱仪来测试射频放大器的增益以及增益平坦度。

4.射频功率放大器增益与平坦度测试

1)测试要求:用频谱仪测试射频功率放大器增益与平坦度

2)测试对象:射频功率放大器

3)测试设备:频谱仪UTS3084T

频率范围:9kHz~8.4GHz

显示平均噪声电平(DANL):<-161dBm(典型值)

相位噪声:<-98dBc/Hz(1GHz偏移10kHz处，典型值)

全幅度精度:<0.7dB

扫描点数:最高到40001点

最小分辨率带宽(RBW):1Hz

支持高级一键测量

支持EMI预扫分析功能

支持跟踪源输出功能

5.测试方法一:逐点测试法

1)测试系统设备:

测试系统连接图

3)测试步骤:

a.系统校准，查找或测试出系统线缆和衰减器在测试频段内的损耗ILb.将损耗L数值补偿到频谱仪里c.如上图连接测试系统

e.开启系统测试，信号源依次输出测试频率f1，f2......fn，与功率PP.......P，并记录信号源输出各点的频率与功率。

f.依次记录频谱仪上测试的频率f1，f2.......fn,的功率P。，P.......Pong.依次计算各频点的增益G,=Por-P，G,=Pr-Pp......Gn=Pon-Pm，就是整个射频功率放大器工作频带内的增益，通过最大增益和最小增益可得到整个工作频段内的增益平坦度

总结:通过测试可以发现“逐点测试法”测试过程过于繁琐，并且测试工作量过大，造成工作效率不高，可以采用频谱仪自带的跟踪信号源功能进行快速测试。

6.测试方法二:跟踪源测试法

1)测试系统连接图

2)测试步骤:

a.系统校准，查找或测试出系统线缆和衰减器在测试频段内的损耗Lb.将插损耗L数值补偿到频谱仪里

c.如上图连接测试系统

d打开频谱仪设置测试参数

e.打开跟踪源

f.用Marker标记最大值和最小值，如下图示意，增益最大值为19.66dB，最小为17.32dB，增益平坦度为2.32dB

温馨提示:用频谱仪测试射频功率放大器增益时射频功率放大器不能直接连接频谱仪，需要在功率放大器和频谱仪中间连接同轴衰减器，否则功率放大器大功率输出会损坏频谱仪，并且衰减器的选择也要注意，额定功率要大于功率放大器的最大输出功率，衰减度一般也不能小于预估的功率放大器的增益。