虽然固态射频功率功率放大器技术在不断发展,但是要获取大功率射频信号,仍需借助功率合成方法,如大功率广播发射机。在移动通信领域,也越来越多的用到射频大功率信号源。本文介绍了一种获取纯净大功率信号源的方法及其在测试和测量中的应用。
一、大功率射频信号源的功率合成技术
要获取大功率射频信号源,可以采用如图1所示的功率合成技术。射频输入信号被功率分配器分成幅度相等、相位差90°的二路输出,这二路信号经过两个功率放大器放大后被送至功率合成器(功率合成器的接法与分配器相反,以保证两个信号处于同相位状态,最终输出功率等于两个放大器输出之和),谐波滤波器则用于滤除谐波。
图1 一般射频大功率信号源的组成
在图1的合成电路中,从射频输入到输出端的总插入损耗理论值为3dB,也就是功率分配器的分配损耗。这个损耗并不重要,因为可以通过提高射频输入信号的功率来弥补。重要的是输出端的功率合成器的插入损耗必须越低越好。此外,两路放大器的相位也必须加以调整,否则合成后的两个信号会由于存在相位差而相互抵消一部分,最终导致输出功率的下降。
该种功率合成技术的优点,可以使合成输出端的VSWR要优于功率放大器的输出VSWR。这个优点在测试和测量中有着十分重要的意义。
二、谐波对测量精度的重要影响
图1中的谐波滤波器是为了滤除最终输出信号中的谐波分量。如图2所示,图2.1是在滤波器之前的射频输出频谱,相对于载频,其二次谐波约为-30dBc;而图2.2是在滤波器之后的射频输出频谱,可以发现谐波已经被滤除了。
图2.1 带有谐波的输出频谱 图2.2 纯净的输出频谱
图2 功率合成后的频谱图
那么大功率纯净信号源对于射频测试和测量有何意义呢?以下列举二个案例加以说明:
案例一:功率计校准
如图3所示,是一个典型的功率校准系统。假设被校功率的频率范围是0.8GHz~1GHz,而校准功率计的频率范围是10MHz~18GHz。