什麼是增益壓縮
‍
當放大器的輸入功率增加到使放大器的增益降低且引起輸出功率呈非線性增大時,便發生增益壓縮。
分析儀具有進行功率掃描以及頻率掃描的能力。功率掃描有助於確定放大器的非線性性能。為進行下面的討論,參考下圖(在單一頻率上,放大器的輸出功率隨輸入功率變化的曲線圖)。
‍‍
![](/img/5/e87/nBnauM3X1ETMxcDNwQTM4IDN0MTMwUjM0IjMwADMwAjMxAzL0EzLxgzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLxE2LvoDc0RHa.jpg)
2.隨著輸入功率的增加,放大器增益開始下降,發達器進入壓縮區 ;
3.放大器壓縮的最普通測量是 1-dB 壓縮點。這定義為導致放大器增益有 1-dB 減小(相對於放大器的小信號增益)的輸入功率(或有時為輸出功率)。
為什麼要測量增益壓縮?
當用正弦波激勵時,放大器的輸出在壓縮區不再呈正弦。某些放大器輸出出現在諧波上,而不是只出現在輸入信號的基頻上。
隨著輸入功率的進一步增大,放大器變成飽和,輸出功率維持不變。這時,進一步增大放大器輸入功率不會改變輸出功率。
在某些情況下,(如對行波管( TWT )放大器),在飽和之後輸出功率實際上將隨輸入功率的繼續增大而減小,這意味著放大器具有負增益。
由於增益是放大器工作所需參數,故了解引起增益壓縮的最大輸入信號是重要的。
精度考慮
網路分析儀必須提供足夠的功率將放大器驅動進入飽和。如果您需要比網路分析儀信號源可能提供的更高的輸入功率電平,則在被測放大器之前使用前置放大器來提供功率電平。如果利用前置放大器,便能以下列方式提供測量精度。
1.在前置放大器的輸出端利用耦合器,使可以將部分提供的輸入信號用於分析儀的參考通道。這種配置將測量中除去前置放大器的頻率回響和漂移誤差(通過求比值) 。
2.進行在測量裝置中包括前置放大器、耦合器和衰減器的直通回響校準。
如有必要,應對放大器的輸出進行充分衰減。輸出功率太大可能導致下列結果:
1.損壞分析儀的接收機
2.超過分析儀接收機的輸入壓縮電平
衰減放大器的輸出功率可以利用以下兩類器件完成:
1.‍衰減器
2.耦合器
校準期間,必須考慮衰減器和耦合器的頻率回響影響,因為他們是測試系統的組成部分。
良好的誤差修正方法可以減小這些影響。
1.頻率回響是增益壓縮測量調整中起主要作用的誤差。進行直通回響測量校準能顯著減小這個誤差。
2.放大器在不同溫度下起回響的情況可能截然不同。應在放大器處於所需的工作溫度下進行測試。
3.減小中頻頻寬或利用測量品軍可以改善精度,但要犧牲測量速度。
如何測量增益壓縮?
‍‍ 逐個步驟說明如何進行下列用於確定放大器增益壓縮的三項測量:
1.掃頻增益壓縮測量找出首先出現1-dB增益壓縮的最低頻率的位置。
2.掃描功率增益壓縮 測量展示當功率斜波在特定頻率點處(測量步驟1中找出)加到放大器上時,出現增益1-dB下降的輸入功率。
3.絕對功率 測量展示壓縮處的絕對功率輸出(dBm) 。
掃頻增益壓縮測量
1.掃頻增益壓縮測量找出首先出現1-dB增益壓縮的頻率點位置。
2.預置分析儀。
3.選擇S21測量參數。
4.將分析儀的源功率設定到處於放大器輸出回響的線性區( 通常低於1-dB壓縮點 10-dB )。
5.選擇外部衰減器(若需要的話),使放大器的輸出功率受到足夠衰減,以免引起接收機壓縮或損壞分析儀的連線埠-2。
‍6.如下圖所示連線放大器並提供直流偏置。
7.針對被測放大器進行分析儀設定。為了降低噪聲的影響,您可能希望規定較窄的中頻頻寬。
![](/img/c/eb6/nBnauM3X1gDN4cDNwQTM4IDN0MTMwUjM0IjMwADMwAjMxAzL0EzL2IzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLzE2LvoDc0RHa.jpg)
9.將儀器狀態儲存到存儲器中。
10.重新連線放大器。
11.將頻標放在頻率間隔的大致中心位置。
12.將分析儀的刻度調節到1 dB/格。
13.將跡線儲存到存儲器中並顯示數據/存儲器。
14.逐步增大源功率,直到在跡線的某一部分的第一個頻率上觀察到增益的1-dB壓縮。
15.利用頻標找出首先發生增益1-dB壓縮處的頻率。記下這個頻率供後面的測量使用。
16.列印數據或將其儲存到磁碟上。
掃描功率增益壓縮測量
掃描功率增益壓縮測量展示當功率斜波在特定頻率(前面測量的步驟13中找出的頻率)加到放大器上, 引起增益 1-dB 下降的輸入功率。
1.若還未找到特定頻率,便進行前面的掃頻增益壓縮測量。
‍2.調整功率掃描工作方式下的S21測量,包括下列設定 :
(1)將連續波頻率設定到前面掃頻增益壓縮測量步驟14中指出的頻率。
(2)輸入掃描的起始和終止功率電平,起始功率應處在放大器回響的線性區( 通常低於1-dB壓縮點10 dB )。終止功率應在放大器回響的壓縮區。
3.將刻度調節到1-dB /格。
4.利用標記(包括參考標記)找出發生1-dB 增益壓縮處的輸入功率。
5.列印書記或將其儲存到磁碟上。
絕對輸出功率測量
絕對功率測量展示在壓縮處放大器的絕對功率輸出(dBm):
1.選擇非比值(絕對)功率測量,若利用前面圖中的測試裝置,則選擇B輸入。
2.保留前面掃描功率增益壓縮測量中所用的連續頻率。
3.將標記設定到發生1-dB增益壓縮(前面測量的步驟4中找出)的輸入功率電平。
4.針對最佳觀察對顯示的測量結果定標。
5.計讀標記值,以找出發生增益1-dB減小處放大器的絕對輸出功率(dBm)。
6.列印數或將其儲存到磁碟上。
註:測量校準不能套用於絕對功率。因此,若在分析儀之外存在任何衰減,便應以手動方式對其進行修正。
‍
‍
‍
‍