当前位置:首页 > 电源 > 功率器件
[导读]本文试图阐述这样一个观点——和测量应遵循“你怎么用,我怎么测”的原则。测试和测量的原则大致是相通的。比如说要测量一个潜水员在水下10米的心律,

本文试图阐述这样一个观点——和测量应遵循“你怎么用,我怎么测”的原则。

测试和测量的原则大致是相通的。比如说要测量一个潜水员在水下10米的心律,那么这项测试就应该在水下10米处完成,这种条件下获得的测试结果是真实可信的;除此以外的其他测试方法,即使是等这个潜水员上岸后马上测,所获得的结果也是与真实数据有偏差的,原因很简单——测试条件变了。

射频测试和测量也是如此,类似的案例比比皆是。比如一个滤波器的VSWR要求小于1.5,插入损耗要求小于1dB,同时要求工作温度范围是-30~+60oC。上述条件下测试者除了在常温下采用矢量网络测试VSWR和插入损耗,还会将被测滤波器置于高低温箱内进行同样的测试。合格与否的判定条件是在规定的温度范围内电性能指标都满足要求。

上述滤波器的测试案例是再平常不过的,但仔细审视这个滤波器的指标,我们发现还有一些需要有进步探讨的话题。

我们的习惯思维

我们列出上述案例中滤波器的主要指标如下:

1. 工作频率范围:118-137MHz;

2. VSWR:不大于1.5;

3. 带内插入损耗:不大于1dB;

4. 功率容量:50W(CW);

5. 工作温度范围:-30~+60oC

换一种方式来描述上述五项指标:在118-137MHz频率范围内、-30~+60oC温度范围内以及50W连续波的作用下,这个滤波器的VSWR要小于1.5,插入损耗要小于1dB。

这下问题来了,可能有人会说“我们以前都是用网络分析仪测的,50W条件下的VSWR和损耗怎么测?”。于是上述的五项指标的描述被改为:在118-137MHz频率范围内、-30~+60oC温度范围内,这个滤波器的VSWR要小于1.5,插入损耗要小于1dB;同时这个滤波器可以承受50W的连续波。对此,我们可以称之为“选择性失明”吗?显然,这是长期以来的习惯思维,因为获得一个高低温箱很容易,而搭建一个50W的测试环境不容易。然而对以下问题,我们又该如何回答呢?

? 既然规定了功率容量为50W,那么合格与否的判定条件是什么?

? 既然要求在规定的温度范围内的VSWR和损耗都要满足要求,那么从逻辑上来说,在50W的连续波功率作用下,这些指标也要满足要求,为什么就视而不见了呢?

? 在实际使用中,当50W的连续波功率长期作用于这个滤波器中,可能会发生什么?VSWR和损耗变差?还是会导致器件的打火、击穿乃至失效?

也许你会用一个50W的对这个滤波器进行“烤机”,然后再马上用网络分析仪测试VSWR和损耗,但这就像潜水员的案例,测试条件变了,测试结果不可信。

以下我们可以再举两个案例来描述射频测试中的习惯思维。

无源互调的测试条件

案例一来自于无源互调测试。

我们知道,无源互调要在规定的频率和功率条件下进行测试。比如典型的无源互调指标可以表达为:-153dBc@2×43dBm,925和960MHz。关于无源互调测试,我们的习惯思维是:

? 无源互调必须在两个20W的载频作用下进行测试;

? 载频幅度与无源互调的大小呈1:3(dBm)的关系;

? 无源互调的幅度与工作频率有关,必须在相关的工作频率下进行测试;

? 无源互调与频率之间没有推算关系,也就是说,在900MHz频段测得的互调值不能代表1800MHz频段的互调,反之亦然。

这个案例常见的“选择性失明”现象表现在测试功率。我们时常可以听到以下的说法:

? 2×20W是无源互调的测试标准;

? 如果DUT用于2W的环境下,可以将测试功率降到2×2W来测试其无源互调;如果DUT要应用于1kW,则先用2×20W来测试其无源互调,然后再推算1kW条件下的互调值。

无源互调2×20W的测试功率起初是来自于GSM基站的标称输出功率20W,如今已经成为行业普遍认同的“标准”。实际上,在IEC62037标准中是这样描述的:

对于移动通信系统,除非有其他要求,推荐在DUT测试端加载2×20W(43dBm)。而其他系统则可能需要不同的功率电平。

这段描述清晰阐明了无源互调的测试条件应符合真实的使用环境。

和电缆的功率容量问题

案例2则来自我们经常遇到的、并且有些疑惑的连接器和电缆等微波路由器件的功率容量问题。

图1摘自一个微波机械开关的,描述了不同规格的开关在不同频率下的功率容量。

图1、微波机械容量

我们可以推测,图1可能来自某种仿真结果,可能是经验值,可能在某些频段上进行了实验验证。但是并没有发现具有说服力的实验数据来支撑。

另外,图1也说明了的功率容量与频率有关,这一点也否定了以往的直流替代法,在微波频段,电压和电流已失去其确切的意义。

思路回到前面的滤波器的案例,同样的问题是在规定的功率容量时,判定这个器件合格的条件是什么?

我们曾经做过一个实验来观察0.086”电缆组件在不同功率和温度条件下VSWR和插入损耗的变化关系,测试频率为900MHz。

图2显示了一条0.16m长的电缆组件在常温条件下加载不同功率时其损耗的变化情况,功率越大,损耗也越大。图3则显示了相同功率作用下,VSWR与环境温度的关系,温度越高,VSWR也越大。

图2、常温下电缆输入功率与插入损耗的关系

图3、相同功率下温度与驻波的关系

也许你会说,上述的指标变化不大。但实验结果显示其毕竟是有变化,何况在0.086”电缆手册上说明了其在900MHz时的功率容量约为170W。受条件限制,实验只是在100W时进行的,谁能说清楚在接近其功率极限时会发生什么情况?这些都需要依靠实验来验证。

结束语

本文希望表述的观点是——射频测试和测量应尽可能的模拟真实的使用环境,这样得出来的测试结论会更加有实用意义。随着、工艺、材料以及仪器的不断发展,各种细分测试系统的搭建也成为可能。当然,也不能光提出问题而没有解决方案,实际上BXT开发的PM2000系列大功率测试平台就是本文观点的实验诠释,在后续我们会不断发布实验结果,希望得到同行的指导。下一篇我们会来跟大家一起探讨对本文提出问题的解决方案,敬请期待。

本站声明: 本文章由作者或相关机构授权发布,目的在于传递更多信息,并不代表本站赞同其观点,本站亦不保证或承诺内容真实性等。需要转载请联系该专栏作者,如若文章内容侵犯您的权益,请及时联系本站删除。
换一批
延伸阅读

LED驱动电源的输入包括高压工频交流(即市电)、低压直流、高压直流、低压高频交流(如电子变压器的输出)等。

关键字: 驱动电源

在工业自动化蓬勃发展的当下,工业电机作为核心动力设备,其驱动电源的性能直接关系到整个系统的稳定性和可靠性。其中,反电动势抑制与过流保护是驱动电源设计中至关重要的两个环节,集成化方案的设计成为提升电机驱动性能的关键。

关键字: 工业电机 驱动电源

LED 驱动电源作为 LED 照明系统的 “心脏”,其稳定性直接决定了整个照明设备的使用寿命。然而,在实际应用中,LED 驱动电源易损坏的问题却十分常见,不仅增加了维护成本,还影响了用户体验。要解决这一问题,需从设计、生...

关键字: 驱动电源 照明系统 散热

根据LED驱动电源的公式,电感内电流波动大小和电感值成反比,输出纹波和输出电容值成反比。所以加大电感值和输出电容值可以减小纹波。

关键字: LED 设计 驱动电源

电动汽车(EV)作为新能源汽车的重要代表,正逐渐成为全球汽车产业的重要发展方向。电动汽车的核心技术之一是电机驱动控制系统,而绝缘栅双极型晶体管(IGBT)作为电机驱动系统中的关键元件,其性能直接影响到电动汽车的动力性能和...

关键字: 电动汽车 新能源 驱动电源

在现代城市建设中,街道及停车场照明作为基础设施的重要组成部分,其质量和效率直接关系到城市的公共安全、居民生活质量和能源利用效率。随着科技的进步,高亮度白光发光二极管(LED)因其独特的优势逐渐取代传统光源,成为大功率区域...

关键字: 发光二极管 驱动电源 LED

LED通用照明设计工程师会遇到许多挑战,如功率密度、功率因数校正(PFC)、空间受限和可靠性等。

关键字: LED 驱动电源 功率因数校正

在LED照明技术日益普及的今天,LED驱动电源的电磁干扰(EMI)问题成为了一个不可忽视的挑战。电磁干扰不仅会影响LED灯具的正常工作,还可能对周围电子设备造成不利影响,甚至引发系统故障。因此,采取有效的硬件措施来解决L...

关键字: LED照明技术 电磁干扰 驱动电源

开关电源具有效率高的特性,而且开关电源的变压器体积比串联稳压型电源的要小得多,电源电路比较整洁,整机重量也有所下降,所以,现在的LED驱动电源

关键字: LED 驱动电源 开关电源

LED驱动电源是把电源供应转换为特定的电压电流以驱动LED发光的电压转换器,通常情况下:LED驱动电源的输入包括高压工频交流(即市电)、低压直流、高压直流、低压高频交流(如电子变压器的输出)等。

关键字: LED 隧道灯 驱动电源
关闭