什么是负载牵引测量?

时间:2024-01-08
  负载牵引测量是一种通用技术,其中呈现给被测设备 (DUT) 的负载阻抗会系统地变化。然后记录每个负载值的性能,并使用该数据来获取感兴趣的性能指标的恒定性能轮廓。
  使用负载牵引技术,我们可以在阻抗平面上绘制恒定输出功率和效率的轮廓。使用史密斯圆图来完成此操作。图 1 显示了典型 PA 的输出功率 ( P out ) 和功率附加效率 ( PAE )的一些负载拉动轮廓。

  功率放大器的功率附加效率(蓝色)和输出功率(红色)的负载牵引轮廓。

  图 1. PA 的功率附加效率 ( PAE ) 和输出功率 ( P out ) 等值线。图片由罗德与施瓦茨提供
  负载牵引等值线使我们能够考虑器件的非线性响应,并且可用于设计 PA,就像我们在设计小信号放大器时使用恒定增益或噪声系数等值线一样。它们还可以解释放大器的封装寄生效应,但这基本上超出了本文的范围。
  RF 设计软件工具通常包括专门为执行负载牵引测量而设计的仿真工具。这些工具在史密斯圆图上应用许多不同的负载阻抗,并对结果进行插值以构建恒定输出功率的轮廓。
  如果我们有器件输出和封装寄生效应的等效电路模型,我们还可以相对容易地估计恒定功率的轮廓。在本文的其余部分中,我们将了解如何实现(不过,我们暂时将寄生效应排除在分析之外)。

  估计恒定输出功率轮廓

  图 2 显示了围绕 FET 器件构建的A 类放大器。
  A 类放大器的电路图。
  图 2. A 类放大器示例。图片由 Steve Arar 提供
  为了计算的目的,我们对此放大器做出以下假设:
  它具有 3.5V 电源电压 ( V DD = 3.5V)。
  其电流为 1 A(I max = 1 A)。
  图 3 中的蓝色曲线显示了器件特性曲线的分段线性近似。
  特性曲线的拐点电压( v k )远小于V DD。

  一个假设对于分析来说并不是必要的,但它确实使解释一些相关概念变得更简单。

  示例 PA 的特性曲线和负载线图。
  图 3.示例 PA 的特性曲线(蓝色)和负载线(绿色)。图片由 Steve Arar 提供
  首先,让我们找到示例放大器的负载和功率。为了获得输出功率,我们选择合适的负载电阻来偏置负载线中间的晶体管。由于v k远小于VDD,偏置点为V DSQ = 3.5 V 和I DQ = 0.5 A。我们使用偏置点和图 3 中的信息来找到负载电阻:

Ropt = VDDImax2 = 2 × 3.51= 7 \欧米茄Ropt = VDDImax2 = 2 × 3.51= 7 \欧

等式 1。

 

     和输出功率:

Popt = 12 × VDD × Imax2 = 12 × 3.5 × 12 = 0.875 WPopt = 12 × VDD × Imax2 = 12 × 3.5 × 12 = 0.875 W

等式2。
  等式2。
  该 PA 的输出功率为P opt = 0.875 W,实现的负载电阻为R opt = 7 Ω。
  现在我们已经有了必要的信息,让我们找到该放大器产生 0.375 W 输出功率的负载终端。
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