宽带调制负载牵引

通信系统中的许多射频前端和射频放大器会将宽带调制信号驱动到天线系统。由于前端的应用频率范围更广，其中包括多个传输频段，因此会将不同的阻抗视为负载。这种分散性负载会对放大器增益和失真产生重大影响。

您的任务

射频功率放大器工程师希望设备能在目标应用中提供最佳性能。大多数射频系统的标称阻抗是 50 Ω，但射频前端的实际阻抗可能相差很大。天线可以在宽频率范围内向放大器施加负载。放大器的阻抗可能从低于 20 Ω 增加到 100 Ω 以上，变化范围非常大。但是，没有任何模型能够预测通过误差矢量幅度 (EVM) 或邻道泄漏比 (ACLR) 等关键性能指标 (KPI) 进行验证的增益、效率或失真特性。要了解射频前端能否承受分散性负载，唯一的方法就是进行测试。

罗德与施瓦茨解决方案

罗德与施瓦茨推出新颖的宽带调制负载牵引解决方案。传统的负载牵引系统使用矢量网络分析仪 (VNA) 和机械调谐器来构建无源负载牵引系统，从而为晶体管提供不同的阻抗。

在下图中，矢量信号发生器和矢量信号分析仪代替了 VNA，可以支持各种调制信号，并在不同负载条件下的调制测试中评估信号。调谐器用于在测试设备的输出端提供所需阻抗。

这种方法已在窄带信号中应用多年，并已得到验证。当信号带宽增加时，调谐器固有的频率响应和群延时会导致测量结果失真，因此需要采用不同的方法。

罗德与施瓦茨推出的解决方案采用有源负载牵引系统的概念，不使用机械调谐器，而是通过在被测设备 (DUT) 输出端注入有源信号来提供所需的阻抗。具体的设计理念如“宽带调制负载牵引装置”图所示。

此解决方案使用四端口 R&S®RTP 示波器测量 DUT 输入和输出端的正向和反向波。R&S®RTP 示波器确保时间和相位精确同步，并具有高记录带宽。R&S®SMW200A 矢量信号发生器生成的测试信号作为设备输入，调谐信号则用来提供所需的阻抗。这两个信号之间的时序和相位条件稳定且可由用户控制，这一点至关重要。R&S®RTP-K98 调制负载牵引软件控制整个装置，并指导用户完成校准和测量。DUT 输入和输出端使用 Marki Microwave CD10-0106 双定向耦合器，确保结果真实。

此解决方案使用四端口 R&S®RTP 示波器测量 DUT 输入和输出端的正向和反向波。R&S®RTP 示波器确保时间和相位精确同步，并具有高记录带宽。R&S®SMW200A 矢量信号发生器生成的测试信号作为设备输入，调谐信号则用来提供所需的阻抗。这两个信号之间的时序和相位条件稳定且可由用户控制，这一点至关重要。R&S®RTP-K98 调制负载牵引软件控制整个装置，并指导用户完成校准和测量。DUT 输入和输出端使用 Marki Microwave CD10-0106 双定向耦合器，确保结果真实。

对于功率更大的 DUT 和更宽的调谐范围，需要使用放大器（例如 R&S®SAM100 系统放大器），以形成环路来增强调谐信号。为了避免进行不必要的放大器或信号发生器负载牵引，可以添加一个或多个环行器进行解耦。

信号带宽和支持的频率范围取决于仪器配置。最高可支持 2 GHz 信号带宽，涵盖主要的通信系统。频率最高可达 8 GHz，能够覆盖移动和 Wi-Fi 应用中最高 7.125 GHz 的 FR1 频段。

使用采样的 b₂ 波形可以直接测量最大输出功率、增益、EVM 或 ACLR。如果 DUT 性能优异，可以分离 b₂ 信号并使用信号与频谱分析仪，例如具有增强动态范围和出色 EVM 测量能力的 R&S®FSVA3000。

应用

与网络分析仪测量一样，解决方案需要进行系统级校准，才能准确可靠地调谐到史密斯圆图上的特定点。校准过程中，系统中的所有附件（包括放大器和环行器）都应部署到位，以控制其对测量的影响。R&S®RTP-K98 软件在显示屏上直观显示每个校准步骤，为校准提供指导。校准分为两步，首先在 DUT 输入端进行开路、短路和匹配 (OSM) 校准，然后在输出端进行已知直通校准。

为了实现更高的精度，调谐信号应与输入信号不同。这听起来矛盾，但原因很简单：射频前端会让信号失真，导致输出信号 b₂ 和输入信号 a1 有所差别。为了确保精度，调谐信号 a₂ 需要与 b₂ 相同。首先记录每个频率和电平点对应的 DUT 输出信号 b₂，并将其用作调谐信号 a₂，其中包含 DUT 在调谐到不同阻抗点之前针对特定场景单独添加的失真。

R&S®RTP-K98 应用软件提供单次阻抗调谐，可用于单点检查；也可以通过外部用户程序控制逐步进行调谐。扫描计划可以针对多个频率和电平创建包含不同阻抗的测量序列，以生成设备 KPI（例如增益、最大输出功率或 EVM）的等值线图。由于只需改变矢量信号发生器的两个通道之间的幅度和相位关系，即可改变阻抗，因此调谐速度非常快。

自动生成的测试报告包含所有结果。此外，所有测试数据均可编辑为 CSV 等易用格式，以便进行后期处理。

将 R&S®VSE-K18 放大器测量软件与 R&S®RTP 示波器的直接数字预失真 (DPD) 流程相结合，可以实现 DPD。利用自定义预失真信号和外部评估，也可以实现用户定义的 DPD。

此解决方案包含一个强大的扩展功能，有助于消除分散性阻抗，从而提高精度，开拓出潜在的新应用领域。天线的阻抗在很大程度上取决于频率。在 100 MHz 及以上的信号带宽内，这种变化不容忽视。此解决方案可以使用描述天线行为的 S1P 文件来提供包含频率变化的真实场景。对两个 S2P 文件进行去嵌，可以重建匹配网络或带通滤波器。针对不同的匹配网络使用不同的 S2P 文件，可以轻松优化匹配网络的影响，并将其设计应用于模拟环境中以表示 S2P。也可以组装混合系统，同时将调谐器数据以 S2P 文件的形式加载到 R&S®RTP-K98 软件中进行去嵌。

这款基于示波器的解决方案可以配合另一台 R&S®SMW200A 来匹配包络跟踪，并提供关于 DUT 响应的真实时域信息。

总结

采用标准实验室仪器的宽带调制负载牵引解决方案快速、多功能且经济高效，能够实现准确的阻抗调谐。仪器非常灵活性，覆盖广泛的信号和应用范围。