放大器增益压缩测量那点事儿

基于AV3672系列矢量网络分析仪的放大器增益压缩测量应用仅需一次设置，一次连接，一次校准就可以得到放大器在频域的所有增益压缩参数（包括压缩点的输入功率，压缩点的输出功率，压缩点的增益等）和线性参数（包括线性增益，输入匹配，输出匹配等）。我们具有：

快速准确的智能扫描；

一目了然的向导校准；

方便快捷的USB电子校准，USB功率校准；

二维扫描（频率点扫功率和功率点扫频率）一次完成；

多种压缩方法——从线性/最大增益压缩、从饱和态压缩、回退法和X/Y法。

概述

在所有射频和微波系统中几乎都要用到放大器，放大器更是通信、雷达或卫星转发系统中不可或缺的组成部分。如此普遍的应用使放大器测量为工程师们所熟知，在平时的测量中，我们关注较多的是其线性参数，诸如增益和回波损耗，输入和输出功率等，但是当放大器的输入功率超过一定值之后，它的工作状态也在发生变化，比如增益下降，谐波增大，互调增大等，如果不注意这一点会对系统的设计带来麻烦甚至毁灭性的破坏，因此，诸如稳定性、增益压缩、功率消耗（或者效率）和失真测量越来越引起工程师们的重视，本文主要介绍41所研制的AV3672系列矢量网络分析仪中放大器增益压缩测量功能如何快速准确地进行放大器增益压缩等参数的测量。

基于AV3672系列矢量网络分析仪的大功率输出（部分频段典型值+17dBm）和丰富的先进校准技术（包括源和接收机功率校准，SOLT，TRL，非插入校准和Ecal等）开发的放大器增益压缩测量选件，所采用的二维扫描技术克服了传统测量方法只能点频测量的缺陷，极大地提高了测量效率，通过功率校准和误差修正，使测量结果更加准确。仅需一次设置，经过向导校准，连接被测件，就可以得到放大器在所有设置频点的增益压缩参数和线性参数。

图中轨迹含义如下：

表1 压缩参数表

通过一次测量，即可得到全频段的压缩点，并且可以将压缩点的输入功率，输出功率，增益等信息一次显示出来。每条轨迹都支持幅度，相位，史密斯圆图，极坐标等多种格式的显示。通过压缩参数与线性S参数的对比，可以看出放大器在线性区和饱和区的工作状态发生了哪些改变。如果要获得更多的参数，可以选择增加轨迹，来获得更多信息。

扫描方法

放大器增益压缩测量有三种扫描方法：智能扫描和两种二维扫描。

二维扫描模式

每个频率点上扫描功率-在每一个频率点下都从起始功率到终止功率依次扫过。

通过下面的例子可以看到设备在第一个频率（f1=frequency1）达到最高功率电平（p3=power3）。这样会导致设备在测量时提前发热致使影响压缩结果。

下面的例子显示三个频率点和三个功率点的值，总共得到9个汇总结果：

表2 在频率点上扫功率数据表

每个功率点上扫描频率-在每一个功率电平下频率扫描都从起始频率到终止频率依次扫过

表3 在功率点上扫频率数据表

以上无论哪一种扫描模式，最终都得到在所有频率点上的所有功率扫描值，或者说得到在所有功率点上的频率扫描值，在相同的设置下，得到的数据是一样的（如上两例中所列），所不同的只是获得数据的顺序。我们在所有扫描点上都会得到放大器的增益值，通过对增益值的计算处理得到压缩点。如下图所示：蓝色线表示我们通过计算得到的压缩点的增益值（即CompGain21曲线）。

智能扫描模式

智能扫描通常是测量增益压缩最快的方法。与二维扫描获取方式不同，智能扫描不扫描所有的频率/功率点，而是在每一个频点下先通过大步进功率扫描来找到压缩点的大致范围，再通过小步进扫描得到压缩点精确值。

压缩方法

压缩点的计算是在二维扫描得到的数据基础上进行的。根据被测放大器类型的不同等，可以根据需要选择不同的压缩方法。

图3 压缩方法

从线性增益压缩

参考增益为线性区域的增益。目标增益是线性增益减去特定的压缩电平（1dB）得到。例如8.3dB-1dB=7.3dB。

从最大增益压缩

一个放大器增益的线性区域不一定是完全线性的。在每个频率下测得的最高增益值作为参考增益（S21）。目标增益是最大增益减去特定的压缩电平（1dB）得到。

饱和状态下的压缩

当在非线性区域测量放大器时，这种方法可以更好地显示出压缩点，如下图所示：

在每一个频率下都可以找到输出功率的最大值*。然后降低输入功率直到输出功率降低了特定的值（1dB）。这个点叫做压缩点^。

从回退点压缩和X/Y压缩

这两种方法非常相似。

两种方法都利用了在输入功率（X轴）上线性区域和压缩点的不同。

对于Y轴：

从回退点压缩方法的Y轴上显示的是增益。

X/Y压缩方法的Y轴上显示的是输出功率。

下图显示回退方法和X/Y方法在一个频率下的计算。

图5 回退法压缩计算示意图

说明：压缩点（黄色圈）是相对于参考点（蓝色圈）输入功率高10dB而增益低1dB的点。