本發(fā)明屬于射頻微波測試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種分頻段負(fù)載牽引測試方法。

背景技術(shù)：

射頻微波晶體管的負(fù)載牽引測試數(shù)據(jù)常用來設(shè)計功率放大器電路或驗證晶體管非線性模型的準(zhǔn)確性。所謂負(fù)載牽引是指，通過機械式或電子式的阻抗調(diào)諧器，調(diào)諧晶體管的輸入輸出阻抗，得到晶體管性能，如功率增益、輸出功率、效率等，隨輸入輸出阻抗點的變化關(guān)系，從而找到晶體管性能最佳的阻抗點。

在通信系統(tǒng)應(yīng)用中，對放大器的效率要求很高，在進行高效率功率放大器設(shè)計時，常采用開關(guān)類放大器工作模式，比如f類、j類等，這類型放大器的工作原理是通過對晶體管諧波阻抗的精確控制，使得晶體管的工作電壓電流波形在一個信號周期類的乘積為零，即沒有功耗或功耗很小，這類放大器理論上的最高效率可達到100％。但這種開關(guān)類放大器設(shè)計對晶體管模型的精度要求很高，特別是對諧波分量的模擬精度要求。而對于射頻微波晶體管，特別是寬帶大功率應(yīng)用的晶體管，由于其自身建模難度的限制，模型精度不高，很難滿足應(yīng)用要求。因此，在進行這類寬帶大功率放大器設(shè)計時，常采用晶體管負(fù)載牽引測試得到的最佳阻抗進行匹配電路設(shè)計。

當(dāng)放大器的工作頻帶超過一個倍頻程后，其最低工作頻率fl的二次諧波頻率2*fl已經(jīng)掉落在了工作頻帶內(nèi)，因此，傳統(tǒng)的負(fù)載牽引測試方法無法對晶體管諧波阻抗進行調(diào)諧；但僅調(diào)諧基波阻抗，又不能充分發(fā)掘晶體管的高效率性能。特別是近年來隨著ganhemt器件的興起，其超寬帶高效率功率放大器成為研究熱點。因此，傳統(tǒng)的負(fù)載牽引測試方法不能滿足目前超寬帶高效率功率放大器的應(yīng)用需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種分頻段負(fù)載牽引測試方法，該方法可以很好地解決傳統(tǒng)的負(fù)載牽引測試方法無法對超寬帶放大器諧波阻抗進行調(diào)諧的問題。

為達到上述要求，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：提供一種分頻段負(fù)載牽引測試方法，包括以下步驟：

s1、將超寬帶放大器的工作頻帶劃分為第一頻帶、第二頻帶及第三頻帶，劃分規(guī)則為：fl≦第一頻帶<fh/3；fh/3≦第二頻帶<fh/2；fh/2≦第三頻帶≦fh，fl為待劃分頻帶的最低工作頻率，fh為待劃分頻帶的最高工作頻率；

s2、判斷目前最低頻帶的頻帶寬度是否大于一個倍頻程；

s3、如果大于一個倍頻程，則按照步驟s1的劃分規(guī)則將目前最低頻帶細(xì)分為3個子頻帶，重復(fù)步驟s2；

s4、如果不大于一個倍頻程，進行步驟s5；

s5、根據(jù)放大器工作頻帶寬度，在劃分出的n個頻帶內(nèi)分別選取需要做負(fù)載牽引的測試頻點；

s6、對各個測試頻點進行負(fù)載牽引測試，得到放大器在各個頻帶里的性能最佳阻抗點；

s7、根據(jù)各個頻帶里的性能最佳阻抗點得到晶體管在整個超寬帶內(nèi)的最佳阻抗點。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：該方法將放大器工作頻帶劃分為n個子頻帶，對各個子頻帶內(nèi)的測試頻點分別進行基波和諧波阻抗調(diào)諧，分別得到各個頻點對應(yīng)的最佳阻抗，可用于設(shè)計超過一個倍頻程的射頻微波放大器電路，能充分挖掘晶體管的潛能，實現(xiàn)放大器在整個超寬頻帶內(nèi)的最佳性能。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本申請的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，在這些附圖中使用相同的參考標(biāo)號來表示相同或相似的部分，本申請的示意性實施例及其說明用于解釋本申請，并不構(gòu)成對本申請的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明的流程示意圖。

具體實施方式

為使本申請的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，以下結(jié)合附圖及具體實施例，對本申請作進一步地詳細(xì)說明。為簡單起見，以下描述中省略了本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的某些技術(shù)特征。

如圖1所示，本實施例提供一種分頻段負(fù)載牽引測試方法，該方法適用于超過一個倍頻程的超寬帶射頻微波放大器負(fù)載牽引測試，適用的器件類型包括ganhemt、sildmos、gaasphemt等。本發(fā)明將以一款ganhemt超寬帶高效率功率放大器負(fù)載牽引測試為實例，該放大器的工作頻帶為0.2ghz～3ghz，采用的器件型號為creecgh40010，該方案包括以下步驟：

s1、將超寬帶放大器的工作頻帶劃分為第一頻帶、第二頻帶及第三頻帶，劃分規(guī)則為：fl≦第一頻帶<fh/3；fh/3≦第二頻帶<fh/2；fh/2≦第三頻帶≦fh，fl為待劃分頻帶的最低工作頻率，fh為待劃分頻帶的最高工作頻率；

s2、判斷目前最低頻帶的頻帶寬度是否大于一個倍頻程，即判斷目前最低頻帶的最高工作頻率與最低工作頻率的比值是否大于2；

s3、如果大于一個倍頻程，則按照步驟s1的劃分規(guī)則將目前最低頻帶細(xì)分為3個子頻帶，重復(fù)步驟s2；

s4、如果不大于一個倍頻程，進行步驟s5；

本實施例中，待劃分的工作頻帶為0.2ghz～3ghz，即fl為0.2ghz，fh為3ghz，則第一頻帶為0.2ghz～1ghz，第二頻帶為1ghz～1.5ghz，第三頻帶為1.5ghz～3ghz。經(jīng)過步驟s1后，目前最低頻帶為第一頻帶0.2ghz～1ghz，明顯最高工作頻率1ghz與最低工作頻率0.2ghz的比值大于2，需要對第一頻帶進行細(xì)分。待劃分的頻帶為第一頻帶0.2ghz～1ghz，即fl為0.2ghz，fh為1ghz，按照劃分規(guī)則細(xì)分為0.2～0.333ghz、0.333～0.5ghz和0.5～1ghz三個子頻帶。目前最低頻帶為0.2～0.333ghz，明顯最高工作頻率0.333ghz與最低工作頻率0.2ghz的比值不大于2，滿足小于一個倍頻程的要求，因此無需繼續(xù)細(xì)分，進行步驟s4。

經(jīng)過步驟s1～s4，最終將工作頻帶劃分為n個頻帶(n≥3)，本實例中，n＝5，劃分出來的頻帶分別為0.2～0.333ghz、0.333～0.5ghz、0.5～1ghz、1ghz～1.5ghz及1.5ghz～3ghz?？梢园l(fā)現(xiàn)，頻帶劃分滿足如下規(guī)則：第k(1≤k≤n-2)個頻帶內(nèi)的較低頻部分頻點信號的二次諧波掉落在第k+1個頻帶內(nèi)，較高頻部分的二次諧波掉落在第k+2個頻帶內(nèi)，其三次諧波掉落在第k+2個頻帶內(nèi)；第n-1個頻帶內(nèi)的頻點信號的二次諧波掉落在第n個頻帶內(nèi)，三次諧波掉落在工作頻帶外；第n個頻帶內(nèi)的頻點信號的二次諧波和三次諧波都掉落在工作頻帶外。

s5、根據(jù)放大器工作頻帶寬度，在劃分出的各個頻帶內(nèi)分別選取需要做負(fù)載牽引的測試頻點；

工作頻帶越寬，需要選取的測試頻點越多，但如果選取的測試頻點過多，史密斯圓圖上牽引得到的各頻點最佳阻抗間隔過密，測試量過大；若選取的測試頻點過少，又不能充分反映放大器在寬頻帶內(nèi)的阻抗變化范圍；因此，一般選取5～15個頻點為宜。

s51、以最低工作頻率fl為起始，選取其二倍頻2*fl和三倍頻3*fl作為測試頻點，然后以此為基礎(chǔ)，繼續(xù)選已選取測試頻點的二倍頻和三倍頻作為測試頻點，逐漸遞增，直到選取的測試頻點大于最高工作頻率fh為止；

根據(jù)此規(guī)則，選取的測試頻點從低到高依次為：fl、2*fl、3*fl、4*fl、6*fl、8*fl、9*fl、12*fl、16*fl、18*fl……fh。本實例中，對應(yīng)的頻點為0.2ghz、0.4ghz、0.6ghz、0.8ghz、1.2ghz、1.6ghz、1.8ghz、2.4ghz、3ghz。

s52、根據(jù)已選取的測試頻點分析得到待選的頻點；

待選頻點的選取規(guī)則為：第n-1個頻段內(nèi)選取的測試頻點fb，若其二倍頻2*fb和三倍頻的一半3*fb/2均掉落在第n個頻帶中，則頻點2*fb和頻點3*fb/2屬于待選的頻點；第n個頻帶內(nèi)選取的測試頻點fc，若其三倍頻的一半3*fc/2掉落在第n個頻帶內(nèi)，則頻點3*fc/2屬于待選的頻點；另外，若第n個頻帶的測試頻點間隔較大，則頻點(fh/2+fh)/2也屬于待選的頻點，即2.25ghz，但由于本實施例中第n個頻帶的測試頻點間隔不大，所以忽略2.25ghz頻點。

本實施例中，待選的頻點為2.7ghz；

s53、根據(jù)選取的測試頻點間隔大小，在已選取的測試頻點之間插入待選的頻點，得到最終測試頻點；

本實施例中，最終測試頻點為0.2ghz、0.4ghz、0.6ghz、0.8ghz、1.2ghz、1.6ghz、1.8ghz、2.4ghz、2.7ghz和3ghz，共10個頻點。

s6、對各個測試頻點進行負(fù)載牽引測試，得到放大器在各個頻帶里的性能最佳阻抗點；

本步驟開始對放大器所使用的晶體管進行負(fù)載牽引測試，為充分發(fā)掘晶體管的性能，在進行負(fù)載牽引測試時，除了對晶體管的基波阻抗進行調(diào)諧之外，同時還需要對其諧波阻抗進行精確控制。

本實例中，設(shè)計一款ganhemt超寬帶高效率功率放大器，采用的器件型號為creecgh40010，該器件為一款輸出功率10w、28v工作的法蘭封裝晶體管器件，工作類型為ab類。在工作頻帶內(nèi)，在滿足其它指標(biāo)的前提下，為最大程度的提高放大器的功率附加效率pae，需要在負(fù)載牽引測試時，對器件進行諧波阻抗調(diào)諧。對ganhemt器件而言，輸入諧波阻抗對效率的影響不大，主要是輸出諧波阻抗對效率的影響較大，其中又以二次和三次諧波為主，超過三次諧波后影響不大。因此，本實例中，對ganhemt晶體管的輸出基波、二次諧波和三次諧波進行阻抗調(diào)諧，對輸入阻抗僅進行基波調(diào)諧，得到晶體管性能最優(yōu)的阻抗點。

根據(jù)步驟s53中選出的測試頻點，本發(fā)明提出從高頻段到低頻段的順序進行負(fù)載牽引測試。

s61、對第n個頻帶內(nèi)的各個測試頻點分別進行輸入基波阻抗源牽引和輸出基波、二次諧波和三次諧波阻抗調(diào)諧，得到放大器在第n個頻帶內(nèi)的性能最佳阻抗點；

在第n個頻帶內(nèi)的某個測試頻點fc，其三倍頻的一半3*fc/2也可能掉落在第n個頻帶內(nèi)，因此本發(fā)明提出在第n個頻帶內(nèi)按照從高頻到低頻的順序進行負(fù)載牽引測試。當(dāng)?shù)趎個頻帶內(nèi)某頻點信號fc1的三倍頻3*fc1與另一頻點信號fc2的二倍頻2*fc2相等，則應(yīng)該先對fc2進行負(fù)載牽引測試，得到最佳的基波和諧波阻抗，然后再對頻點fc1進行負(fù)載牽引，并將頻點fc1三次諧波阻抗固定為fc2頻點的最優(yōu)二次諧波阻抗，然后再進行fc1的基波和二次諧波阻抗?fàn)恳郎y試。當(dāng)?shù)趎個頻帶內(nèi)的所有選取的頻點測試完成后，得到晶體管在第n個頻帶內(nèi)各個測試頻點對應(yīng)的性能最佳阻抗點，包括最佳基波、二次諧波和三次諧波阻抗。

本實例中，根據(jù)步驟s53中選取的測試頻點，第n＝5個頻帶內(nèi)的測試頻點包括1.6ghz、1.8ghz、2.4ghz、2.7ghz和3ghz，其二次諧波頻率分別為3.2ghz、3.6ghz、2.8ghz、5.4ghz和6ghz，其三次諧波頻率分別為4.8ghz、5.4ghz、7.2ghz、8.1ghz和9ghz。按照從高頻率到低頻率的順序，進行負(fù)載牽引測試。以1.8ghz為例，首先對ganhemt晶體管進行輸入基波阻抗?fàn)恳郎y試，得到晶體管最大增益對應(yīng)的輸入阻抗點，并將輸入阻抗調(diào)諧器(tuner)調(diào)諧到該阻抗點固定；然后進行輸出阻抗?fàn)恳捎?.8ghz的三倍頻與2.7ghz的兩倍頻相等，因此先將晶體管的輸出三次諧波阻抗固定為之前2.7ghz測試時得到的最佳二次諧波阻抗點，然后再進行1.8ghz頻點下的輸出基波阻抗?fàn)恳郎y試，得到晶體管最大輸出功率對應(yīng)的基波阻抗點，并將輸出阻抗調(diào)諧器的基波阻抗調(diào)諧到該點固定；然后進行輸出二次諧波阻抗?fàn)恳郎y試，得到晶體管最大pae對應(yīng)的二次諧波阻抗點。同樣，對于1.6ghz頻點進行基波負(fù)載牽引測試前，其三倍頻與2.4ghz的兩倍頻相等，因此先將晶體管的輸出三次諧波阻抗固定為之前2.4ghz測試時得到的最佳二次諧波阻抗點，然后再進行1.6ghz頻點下的輸出基波阻抗?fàn)繙y試，得到晶體管最大輸出功率對應(yīng)的基波阻抗點，并將輸出阻抗調(diào)諧器的基波阻抗調(diào)諧到該點固定；然后進行輸出二次諧波阻抗?fàn)恳郎y試，得到晶體管最大pae對應(yīng)的二次諧波阻抗點。當(dāng)?shù)趎個頻帶內(nèi)的所有選取的頻點測試完成后，得到晶體管在該頻帶內(nèi)測試頻點對應(yīng)的性能最佳阻抗點。

s62、對第n-1個頻帶內(nèi)的各個測試頻點分別進行基波阻抗調(diào)諧，此時晶體管的二次諧波阻抗應(yīng)固定為對應(yīng)測試頻點的二倍頻頻點的基波阻抗，其三次諧波阻抗應(yīng)固定為對應(yīng)測試頻點的三倍頻頻點的二次諧波阻抗，得到放大器在第n-1個頻帶內(nèi)的性能最佳阻抗點；

根據(jù)步驟s4中的頻帶劃分規(guī)則以及步驟s5中的測試頻點選取規(guī)則，第n-1個頻帶內(nèi)的測試頻點fb的二倍頻2*fb和三倍頻的一半3*fb/2均掉落在第n個頻帶中，并且已作為測試頻點在步驟s61中進行了負(fù)載牽引測試。因此僅需要對第n-1個頻帶內(nèi)的測試頻點fb進行基波阻抗調(diào)諧，此時，其輸出二次諧波阻抗固定為頻點2*fb的基波阻抗，其三次諧波阻抗固定為頻點3*fb/2的二次諧波阻抗。當(dāng)?shù)趎-1個頻帶內(nèi)的所有選取的頻點測試完成后，最后得到晶體管在第n-1頻帶內(nèi)測試頻點對應(yīng)的性能最佳阻抗點。

本實例中，根據(jù)步驟s53中選取的測試頻點，第4個頻帶內(nèi)的測試頻點僅有1.2ghz，其二次諧波和三次頻率分別為2.4ghz和3.6ghz。首先將晶體管的輸出二次諧波阻抗固定為步驟s61中2.4ghz牽引得到的輸出基波最佳阻抗點，并將輸出三次諧波阻抗固定為步驟s61中1.8ghz牽引得到的輸出二次諧波最佳阻抗點；然后再進行輸入基波牽引和輸出基波牽引，分別得到晶體管最大增益和最大pae對應(yīng)的阻抗點。

若采用傳統(tǒng)的負(fù)載牽引方法對第n-1個頻帶內(nèi)的頻點進行負(fù)載牽引測試，由于其二次諧波掉落在了第n個頻段內(nèi)，不能再進行諧波阻抗調(diào)諧，僅進行基波阻抗?fàn)恳?，無法固定諧波阻抗點具體的數(shù)值，其得到的輸出基波最佳阻抗點與本實例得到輸出基波最佳阻抗點不同，從而不能實現(xiàn)晶體管的最佳性能。

s63、按照從高頻帶到低頻帶的順序，對第k(1≤k≤n-2)個頻帶內(nèi)的各個測試頻點分別進行基波阻抗調(diào)諧，此時晶體管的二次諧波阻抗應(yīng)固定為對應(yīng)測試頻點的二倍頻頻點的基波阻抗，其三次諧波阻抗應(yīng)固定為對應(yīng)測試頻點的三倍頻頻點的基波阻抗，得到放大器在第k個頻帶內(nèi)的性能最佳阻抗點；

同樣，根據(jù)步驟s4中的頻帶劃分原則以及步驟s5中的測試頻點選取原則，第k個頻帶內(nèi)的測試頻點fa的二倍頻2*fa一部分掉落在第k+1個頻帶中，另一部分掉落在第k+2個頻帶中，測試頻點fa的三倍頻3*fa掉落在了第k+2個頻帶中，并且已作為測試頻點分別在之前的步驟中進行了負(fù)載牽引測試。因此僅需要對第k個頻帶內(nèi)的測試頻點fa進行基波阻抗調(diào)諧，此時，若測試頻點的二倍頻掉落在第k+1個頻帶內(nèi)，則其輸出二次諧波阻抗固定為第k+1個頻帶內(nèi)頻點2*fa的基波阻抗；若測試頻點的二倍頻掉落在第k+2個頻帶內(nèi)，則其輸出二次諧波阻抗固定為第k+2個頻帶內(nèi)頻點2*fa的基波阻抗；其三次諧波阻抗固定為第k+2個頻帶內(nèi)頻點3*fa的基波阻抗，得到放大器在第k個頻帶內(nèi)的最佳性能。當(dāng)?shù)趉個頻帶內(nèi)的所有選取的頻點測試完成后，得到晶體管在該頻帶內(nèi)測試頻點對應(yīng)的性能最佳阻抗點。

本實例中，根據(jù)步驟s4劃分的測試頻帶共5個，經(jīng)過步驟s61和步驟s62之后，還剩0.2～0.333ghz、0.333～0.5ghz和0.5～1ghz三個頻帶未進行負(fù)載牽引測試，這三個頻帶分別對應(yīng)k＝1、2和3。本步驟中，將按照頻率從高到底的順序，分別進行負(fù)載牽引測試。以k＝3為例，根據(jù)步驟s53中選取的測試頻點，該頻帶內(nèi)的測試頻點有0.6ghz和0.8ghz，其二次諧波頻率分別為1.2ghz和1.6ghz，三次頻率分別為1.8ghz和2.4ghz。以0.6ghz負(fù)載牽引測試為例，首先將晶體管的輸出二次諧波阻抗固定為步驟s62中1.2ghz牽引得到的輸出基波最佳阻抗點，并將輸出三次諧波阻抗固定為步驟s61中1.8ghz牽引得到的輸出基波最佳阻抗點；然后再進行輸入基波牽引和輸出基波牽引，分別得到晶體管最大增益和最大pae對應(yīng)的阻抗點。

重復(fù)此步驟，當(dāng)所剩的k個頻帶選取的測試頻點都進行負(fù)載牽引測試后，得到晶體管在第k個頻帶內(nèi)測試頻點對應(yīng)的性能最佳阻抗點。

同樣，若采用傳統(tǒng)的負(fù)載牽引方法對第k個頻帶內(nèi)的頻點進行負(fù)載牽引測試，由于其二次諧波一部分掉落在第k+1個頻帶中，另一部分掉落在第k+2個頻帶中，三次諧波掉落在了第k+2個頻帶中，不能再進行諧波阻抗調(diào)諧，僅進行基波阻抗?fàn)恳?，其得到的輸出基波最佳阻抗點與本實例得到輸出基波最佳阻抗點不同，從而不能實現(xiàn)晶體管的最佳性能。

s7、經(jīng)過步驟s1～s6后，得到晶體管在整個超寬帶內(nèi)的最佳阻抗點。

根據(jù)最佳阻抗點可以進行寬帶放大器的設(shè)計，可以采用分布式傳輸線結(jié)合集總元件的方法分別設(shè)計輸入和輸出匹配電路以及偏置電路，最后實現(xiàn)這款ganhemt超寬帶高效率功率放大器。

本實例中，根據(jù)本發(fā)明方案進行放大器設(shè)計與傳統(tǒng)負(fù)載牽引測試方法進行放大器設(shè)計相比，ganhemt超寬帶功率放大器的最大pae將提高5％～10％。

以上實施例僅表示本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能理解為對本發(fā)明范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明保護范圍。因此本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求為準(zhǔn)。