本發(fā)明屬于電磁兼容測試領(lǐng)域，涉及一種基于X參數(shù)的射頻放大器互調(diào)抑制電平的測量方法。
背景技術(shù)：
：X參數(shù)是在S參數(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它是S參數(shù)的超集。X參數(shù)的基本物理含義是指由等價于測試激勵信號的參考激勵信號所產(chǎn)生的參考響應(yīng)在頻域上的分量。X參數(shù)以非線性頻譜映射的方式描述DUT(DeviceUnderTest，這里指放大器)的非線性行為。X參數(shù)表示了DUT穩(wěn)態(tài)非線性行為的基礎(chǔ)特性，通常以輸入-輸出的形式表示。在電磁兼容測試領(lǐng)域，針對射頻放大器的互調(diào)抑制電平的測量本質(zhì)上就是測量射頻放大器的“無寄生動態(tài)范圍”。因此，可以在測量X參數(shù)的基礎(chǔ)上，分析推演得出放大器的互調(diào)抑制電平指標(biāo)也包括放大器的互調(diào)抑制電平?，F(xiàn)有的射頻放大器互調(diào)抑制電平測量方法(CS103)主要是國標(biāo)GJB151B-2013，該方法從實驗設(shè)備到實驗要求均比較復(fù)雜、測量速度慢。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于X參數(shù)的射頻放大器互調(diào)抑制電平的測量方法，這種方法可以通過借助非線性矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀(NVNA)以及必要的數(shù)據(jù)處理即可實現(xiàn)快速測量射頻放大器的互調(diào)抑制電平，從實驗設(shè)備到實驗步驟上都要比現(xiàn)有的GJB151B-2013中針對互調(diào)抑制電平的測量方法要簡單便捷。本發(fā)明技術(shù)解決方案：一種基于X參數(shù)的射頻放大器互調(diào)抑制電平的測量方法，包括下列步驟：步驟1：測量射頻放大器的目標(biāo)X參數(shù)。步驟2：針對目標(biāo)X參數(shù)獲取射頻放大器散射波波變量。步驟3：構(gòu)建入射波波變量、散射波波變量與信號功率之間的映射關(guān)系。步驟4：根據(jù)步驟3的映射關(guān)求取射頻放大器的互調(diào)抑制電平。所述步驟1：測量射頻放大器的目標(biāo)X參數(shù)；所述目標(biāo)X參數(shù)為一個目標(biāo)參數(shù)集，具體如下：射頻放大器是一個二端口網(wǎng)絡(luò)，其所對應(yīng)的目標(biāo)參數(shù)集列寫如下：X2,1(FB)({DCSq},|A1,1|)·X2,3(FB)({DCSq},|A1,1|)]]>{DCSq}：表示射頻放大器存在有直流偏置的端口處的直流偏置量的集合，下角標(biāo)q表示端口射頻放大器的相應(yīng)端口號，它們可以是直流偏置電壓，也可以是直流偏置電流；A1,1:表示在射頻放大器的輸入端口處，射頻放大器調(diào)諧工作頻率上對應(yīng)的入射波波變量，其中端口1記為射頻放大器的輸入端口，端口2記為射頻放大器的輸出端口，射頻放大器的調(diào)諧工作頻率記為fc。該入射波波變量采用有效值復(fù)矢量的方式進行描述；|A1,1|則代表了A1,1的模值；波變量：涉及兩種波變量：入射波波變量與散射波波變量，它們分別記為：入射波波變量：散射波波變量：式中A和B分別表示射頻放大器特定端口上的入射波波變量和散射波波變量的基本定義，實際應(yīng)用中常通過引入角標(biāo)的方式對具體感興趣的波變量做細化特指描述，比如在后面的應(yīng)用中用到的B2,1和B2,3這兩個散射波波變量，其中第1個角標(biāo)表示射頻放大器的端口編號，第2個角標(biāo)表示相對于射頻放大器調(diào)諧工作頻率的諧波次數(shù)。V和I分別表示在該端口處的電壓和電流，Z0指端口的參考阻抗。另外，這里的A、B、V、I均采用復(fù)有效值矢量的形式。所述步驟2中，針對目標(biāo)X參數(shù)獲取射頻放大器散射波波變量具體如下：B2,1=X2,1(FB)·P,B2,3=X2,3(FB)·P3]]>其中：B2，1：當(dāng)射頻放大器的相關(guān)端口處的直流偏置以集合{DCSq}進行配置時，且在端口1處輸入“信號頻率為fc、信號強度可以使得在端口2上產(chǎn)生的響應(yīng)信號中頻率為fc的信號分量的功率達到(N0+M)”的信號時，端口2上的響應(yīng)信號中頻率為fc的信號分量所對應(yīng)的散射波波變量。其中N0表征射頻放大器的輸出靜噪電平所對應(yīng)的功率值，M指的是根據(jù)射頻放大器輸出信噪比要求在射頻放大器的輸出噪聲功率的基礎(chǔ)上需要增加的信號功率。(N0+M)用來表示射頻放大器的標(biāo)準參考輸出功率；B2,3：當(dāng)射頻放大器的相關(guān)端口處的直流偏置以集合{DCSq}進行配置時，且在端口1處輸入“信號頻率為fc、信號強度可以使得在端口2上產(chǎn)生的響應(yīng)信號中頻率為fc的信號分量的功率達到(N0+M)”的信號時，端口2上的響應(yīng)信號中頻率為3fc的信號分量所對應(yīng)的散射波波變量；P的表達式：P=ej·phase(A1,1)]]>其中phase(A1,1)表示當(dāng)射頻放大器的相關(guān)端口處的直流偏置以集合{DCSq}進行配置時，在端口1處輸入“信號頻率為fc、信號強度可以使得在端口2上產(chǎn)生的響應(yīng)信號中頻率為fc的信號分量的功率達到(N0+M)”的信號進行X參數(shù)測量時，這個輸入信號波變量相對于測試系統(tǒng)的初始相位值。所述步驟3中，構(gòu)建入射波波變量、散射波波變量與信號功率之間的映射關(guān)系具體如下：(1)調(diào)節(jié)頻率為fc輸入信號強度使射頻放大器的輸出信號中頻率為fc的信號分量功率達到標(biāo)準參考輸出功率(N0+M)時端口1處頻率為fc的輸入信號對應(yīng)的入射波波變量A1,1和端口2處頻率分別為fc和3fc的輸出信號分量對應(yīng)的散射波波變量B2,1、B2,3。(2)由入射波波變量和散射波波變量計算表示射頻放大器非線性輸出響應(yīng)的泰勒級數(shù)展開式中的系數(shù)a1和a3：a1=B2,1-3B2,3A1,1a3=2B2,3Z0A1,13]]>(3)利用上面求得的a1和a3計算在射頻放大器3階截斷點處的線性響應(yīng)P3：P3=Z0·(B2,1-3B2,3)33B2,3]]>從而得到入射波波變量、散射波波變量與信號功率之間的映射關(guān)系。所述步驟4中，根據(jù)映射關(guān)求取射頻放大器的互調(diào)抑制電平過程如下：在射頻放大器的3階互調(diào)輸出產(chǎn)物的功率或為(N0+M)時，進行射頻放大器的互調(diào)抑制電平的計算。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于：(1)測量射頻放大器時，相比于GJB151B-2013中所給出的方法(CS103)，本發(fā)明不再需要使用2個獨立的信號源，只需要一個非線性矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀即可替代這兩個獨立信號源的作用。實驗設(shè)備在一定程度上得到簡化。(2)基于X參數(shù)進行射頻放大器的互調(diào)抑制電平的測試時，數(shù)據(jù)處理方法較為簡單快捷。在得到X參數(shù)之后，經(jīng)過簡單代數(shù)計算即可獲得計算射頻放大器互調(diào)抑制電平的所需要的所有參數(shù)，進而完成對射頻放大器互調(diào)抑制電平的求解。附圖說明圖1為用于對波變量進行說明；圖2為本發(fā)明的基于X參數(shù)的射頻放大器互調(diào)抑制電平的測量方法流程示意圖。具體實施方式如圖2所示，本發(fā)明是一種基于X參數(shù)的射頻放大器互調(diào)抑制電平的測試方法，這種方法首先是測量DUT的目標(biāo)X參數(shù)，這里的目標(biāo)X參數(shù)主要包括：“在射頻放大器調(diào)諧工作頻率上(記為fc)，當(dāng)射頻放大器對調(diào)諧工作頻率(fc)上的響應(yīng)功率達到標(biāo)準參考輸出(N0+M)時輸出產(chǎn)物中對應(yīng)的一次諧波、二次諧波以及三次諧波的X參數(shù)”。其中N0(單位：dBm)表征射頻放大器的輸出靜噪電平所對應(yīng)的功率值，M(≥0,單位：dBm)指的是根據(jù)射頻放大器輸出信噪比要求在射頻放大器的輸出噪聲功率的基礎(chǔ)上需要增加的信號功率，(N0+M)在DUT的互調(diào)抑制電平測試中一般被視為標(biāo)準參考輸出。然后通過建立目標(biāo)X參數(shù)與輸入信號電平之間的映射關(guān)系，即可確定出射頻放大器的互調(diào)抑制電平。具體的實現(xiàn)步驟如下：步驟一：測量射頻放大器的目標(biāo)X參數(shù)。射頻放大器是一個典型的二端口網(wǎng)絡(luò)，因此其所對應(yīng)的目標(biāo)參數(shù)集列寫如下：X2,1(FB)({DCSq},|A1,1|),X2,3(FB)({DCSq},|A1,1|)]]>其中：{DCSq}：表示射頻放大器存在有直流偏置的端口處的直流偏置量的集合，下角標(biāo)q表示端口射頻放大器的相應(yīng)端口號。它們可以是直流偏置電壓，也可以是直流偏置電流，具體根據(jù)實際的電路工作狀態(tài)決定。A1,1:表示在射頻放大器的輸入端口處，射頻放大器調(diào)諧工作頻率上對應(yīng)的入射波波變量，其中端口1記為射頻放大器的輸入端口，端口2記為射頻放大器的輸出端口，射頻放大器的調(diào)諧工作頻率記為fc。該入射波波變量采用有效值復(fù)矢量的方式進行描述；|A1,1|則代表了A1,1的模值；波變量：主要涉及兩種波變量：入射波波變量與散射波波變量，它們分別記為：入射波波變量：散射波波變量：式中A和B分別表示射頻放大器特定端口上的入射波波變量和散射波波變量的基本定義，實際應(yīng)用中常通過引入角標(biāo)的方式對具體感興趣的波變量做細化特指描述，比如在后面的應(yīng)用中用到的B2,1和B2,3這兩個散射波波變量，其中第1個角標(biāo)表示射頻放大器的端口編號，第2個角標(biāo)表示相對于射頻放大器調(diào)諧工作頻率的諧波次數(shù)。V和I分別表示在該端口處的電壓和電流，Z0指端口的參考阻抗。另外，這里的A、B、V、I均采用復(fù)有效值矢量的形式。具體可參見附圖1。步驟二、針對目標(biāo)X參數(shù)獲取其散射波波變量：散射波變量集：B2,1=X2,1(FB)·P,B2,3=X2,3(FB)·P3]]>其中：B2，1：當(dāng)射頻放大器的相關(guān)端口處的直流偏置以集合{DCSq}進行配置時，且在端口1處輸入“信號頻率為fc、信號強度可以使得在端口2上產(chǎn)生的響應(yīng)信號中頻率為fc的信號分量的功率達到(N0+M)”的信號時，端口2上的響應(yīng)信號中頻率為fc的信號分量所對應(yīng)的散射波波變量，其中N0表征射頻放大器的輸出靜噪電平所對應(yīng)的功率值，M指的是根據(jù)射頻放大器輸出信噪比要求在射頻放大器的輸出噪聲功率的基礎(chǔ)上需要增加的信號功率，(N0+M)用來表示射頻放大器的標(biāo)準參考輸出功率；B2,3：當(dāng)射頻放大器的相關(guān)端口處的直流偏置以集合{DCSq}進行配置時，且在端口1處輸入“信號頻率為fc、信號強度可以使得在端口2上產(chǎn)生的響應(yīng)信號中頻率為fc的信號分量的功率達到(N0+M)”的信號時，端口2上的響應(yīng)信號中頻率為3fc的信號分量所對應(yīng)的散射波波變量；P：其具體含義參見下面的表達式：P=ej·phase(A1,1)]]>其中phase(A1,1)表示當(dāng)射頻放大器的相關(guān)端口處的直流偏置以集合{DCSq}進行配置時，在端口1處輸入“信號頻率為fc、信號強度可以使得在端口2上產(chǎn)生的響應(yīng)信號中頻率為fc的信號分量的功率達到(N0+M)”的信號進行X參數(shù)測量時，這個輸入信號波變量相對于測試系統(tǒng)的初始相位值。步驟三、構(gòu)建入射波波變量、散射波波變量與信號功率之間的映射關(guān)系：因為：波變量：A=V+Z0I2Z0,B=V-Z0I2Z0]]>進一步，由波變量可以求取得到DUT相應(yīng)端口處的電壓值和電流值：V=Z0(A+B)I=A-BZ0]]>由于測量射頻放大器的互調(diào)抑制電平時，在射頻放大器的輸入端和輸出端都采用了阻抗匹配的電路連接方式，所以對于射頻放大器的端口1，其端口處的電壓和電流值完全由入射波波變量決定，而對于射頻放大器的端口2，其端口處的電壓電流值完全由散射波波變量決定。調(diào)節(jié)射頻放大器的輸入信號強度，使得射頻放大器產(chǎn)生的響應(yīng)信號中頻率為fc的信號分量的功率達到(N0+M)：Re{(Z0B2,1)·(B2,1Z0)*}=N0+M]]>記錄下此時的A1,1、B2,1、B2,3的值，其中“*”表示取共軛；在最為一般的情況下，非線性電路的輸出響應(yīng)可以展開成輸入電壓Vi表示的泰勒級數(shù)?？紤]到當(dāng)一個單項正弦信號加到一般的非線性網(wǎng)絡(luò)時，其輸入和輸出一般用下面的形式來進行描述：Vi＝V0cosω0tVo=a0+a1V0cosω0t+a2V02cos2ω0t+a3V03cos3ω0t+...==(a0+12a2V02)+(a1V0+34a3V03)cosω0t+12a2V02cos2ω0t+14a3V03cos3ω0t+...]]>其中，系數(shù)a0、a1、a2、a3…表征了此非線性網(wǎng)絡(luò)的非線性的內(nèi)在本質(zhì)特性，V0為輸入信號電壓的幅度值。而表征了射頻放大器的非線性特征的這些系數(shù)a0、a1、a2、a3…即可以由前面測量得到的這些X參數(shù)計算得到，結(jié)合X參數(shù)的含義(忽略a5以后的高次項)，在DUT的輸入端口和輸出端口阻抗匹配的條件下，可有：V0=2·Z0A1,1]]>12(a1V0+34a3V03)=Z0B2,1]]>142a3V03=Z0B2,3]]>在此基礎(chǔ)上可以求得：a1=B2,1-3B2,3A1,1]]>a3=2B2,3Z0A1,13]]>在測量射頻放大器的互調(diào)抑制電平時，由于其輸入信號為：Vi＝V0(cosω1t+cosω2t)，其中：ω1＝2πf1,ω2＝2πf2將此Vi帶入至上面Vo的泰勒級數(shù)展開式，可得3階互調(diào)量如下所示：或定義和分別為頻率2f1-f2和2f2-f1的互調(diào)產(chǎn)物輸出功率，因此有：P2f1-f2=P2f2-f1=12(34a3V03)2=932a32V06]]>定義為射頻放大器在調(diào)諧工作頻率(fc)上基于線性增益產(chǎn)生的輸出功率，因此有：Pfc=12a12V02]]>由射頻放大器3階截斷點的定義，可以求得在3階截斷點處的輸入信號電壓VIP：由可以求得定義P3等于在射頻放大器3階截斷點處的線性響應(yīng)：P3=Pfc|V0=VIP=12a12VIP2=2a133a3]]>所以射頻放大器的3階互調(diào)產(chǎn)物或均可以用以及P3進行表示：P2f1-f2=P2f2-f1=12(34a3V03)2=9a32V0632=(Pfc)3(P3)2]]>步驟四、求取射頻放大器的互調(diào)抑制電平：對于射頻放大器這一類DUT，其互調(diào)抑制電平的本質(zhì)就是射頻放大器的無寄生動態(tài)范圍，即“在射頻放大器的調(diào)諧工作頻率上，當(dāng)射頻放大器的互調(diào)信號輸出功率等于標(biāo)準參考輸出功率(N0+M)時對應(yīng)的有用信號在線性增益下的輸出功率相對于標(biāo)準參考輸出的比值”：結(jié)合前面的推導(dǎo)，在通過非線性矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測得X參數(shù)進而推導(dǎo)得到相應(yīng)的端口處的散射波波變量后，互調(diào)抑制電平可表示為：用dB表示為：本發(fā)明說明書中未作詳細描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。提供以上實施例僅僅是為了描述本發(fā)明的目的，而并非要限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求限定。不脫離本發(fā)明的精神和原理而做出的各種等同替換和修改，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3