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    在发射机中,振荡器产生的射频信号的功率一般都比较小,在进过各种调制之后,在馈送到天线将信号辐射出去之前都需要进行若干级的功率放大。与此同时,接收机的灵敏度要求越来越高,常常接收到非常微弱的信号,在进行后续的解调解码分析之前也需要高增益的前级低噪放的设计。因此,射频放大器是很多电路尤其通信电路中不可回避的关键部件,在设计和生产中需要经过细致的测试以保证各项参数达到设计要求。

    放大器有很多的指标需要考察,主要包括两大类的参数,一类是线性参数,另一类是非线性参数。线性参数包括放大器的工作频率范围,功率增益,增益平坦,噪声系数;非线性参数包括1dB压缩点输出功率 ,三阶截断点,饱和输出功率,谐波失真等。此外,现在各种便携设备对于功耗的要求越来越严格,因此也常常测试其工作电压和电流等参数。本文将介绍如何使用射频信号源和频谱仪就放大器的主要进行测试。

    放大器工作频率范围是指放大器满足各级指标的工作频率范围。放大器实际的工作频率范围可能会大于定义的工作频率范围。 功率增益Gain指放大器输出功率和输入功率的比值,单位常用“dB”。  增益平坦度(ΔG)指在一定温度下,在整个工作频率范围内,放大器增益变化的范围。我们使用射频信号源作为激励,使用频率扫描的功能,很容易就可以得到放大器在工作频率内的幅频特性情况。下面频谱仪的测试结果中,我们可以看到该放大器的增益在3GHz范围内变化超过6dB,3dB带宽大约在2GHz左右。同时我们注意到在频率较高时,其驻波明显恶化。

    放大器有一个线性动态范围,在这个范围内,放大器的输出功率随输入功率线性增加。这种放大器称之为线性放大器,这两个功率之比就是功率增益G。随着输入功率的继续增大,放大器进入非线性区,其输出功率不再随输入功率的增加而线性增加,也就是说,其输出功率低于小信号增益所预计的值。通常把增益下降到比线性增益低1dB时的输出功率值定义为输出功率的1dB压缩点,用P1dB表示。我们使用射频信号源的功率扫描功能,可以很容易的测试放大器的这种特性。如下图,我们可以读出其P1dB大约为7dBm左右。同时,我们可以得到这款放大器的饱和功率大约在9dBm左右。

    噪声系数是指输入端信噪比与放大器输出端信噪比的比值,单位常用“dB”。  噪声系数由下式表示:NF=10lg(输入端信噪比/输出端信噪比)。 放大器的噪声系数也可以使用频谱分析仪进行测试,不过,通常需要用一个较为复杂的公式进行换算,华睿集成专门提供了对应的测试软件可以自动完成这一换算。根据计算这款放大器的噪声系数在3dB左右。

    从本文我们可以看到使用射频信号源和频谱仪可以对放大器的主要参数进行测试,除了功率增益,1dB压缩点,噪声系数等外,还可以测试谐波失真,互调失真,三阶截断点等指标。此外,放大器的功耗也是一个关键的指标,尤其在便携式产品中尤其重要,常常也需要专门测试和验证。不过由于需要对仪器进行复杂的设置,因此在实际生产中对产能有要求的情况下,更恰当的办法是用程序控制完成全自动测试。

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