有源器件端口反射系数测量范文

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1阻抗调配器法的源端口反射系数测量

1.1阻抗调配器法测量信号源端口反射系数基于上述分析搭建实验测量系统如图2所示。测量系统中的待测信号源为SMB100A信号源，信号源的最大输出功率为20dBm左右，频率上限为3.2GHz，调谐器为MAURY公司1643P型号的调谐器。根据不同频率和不同位置下的阻抗调配器输入端反射系数LΓ和插入损耗A(衰减器和阻抗调配器在相应状态下的级联衰减量)，阻抗调配器的输入功率P可由微波功率计检测得到。若微波功率计检测的功率为P′，则得到阻抗调配器的输入功率P与功率计检测的功率P′之间的关系式。实验中测量了信号源端口功率输出分别为10dBm,0dBm时的端口反射系数和相位，如图3所示。从图中可以看出信号源在20dBm和10dBm时端口反射系数基本一致，比0dBm和–20dBm时反射系数略高，由于信号源输出–20dBm时功率较小，功率测量结果不确定度较大，因此计算得到源端口反射系数有几个点存在上下波动。

1.2阻抗调配器法测量放大器端口反射系数放大器的端口反射系数测量时需要相应的信号源做驱动，整个测量过程与信号源测量过程一致。以TEGAM公司的型号为1727A的放大器作为被测对象，放大器增益为30dB，输出功率为30dBm,20dBm和10dBm时的端口反射系数与相位的测量结果如图4所示，当放大器的输出功率较小时，其端口反射系数相较大功率输出时更小，这是由于放大器输出功率较小时输出端的衰减器降低了端口反射系数。

2基于频率偏移法的源端口反射系数测量方法

2.1测量原理以信号发生器为被测对象，该方法基于信号发生器的反射系数在相邻频率点(如10MHz)保持不变，且VNA具有良好的频率分辨能力和邻近信号抑制能力。可以利用网络分析仪接收机的中频滤波特性对信号源的输出进行抑制。被测信号发生器对信号f2的反射信号，在频率点f2测得的端口反射系数即为信号源输出频率为f1时的热态端口反射系数。上述测量前提是信号端口反射系数在较小的频率范围内基本不变。

2.2网络分析频率偏移法源端口反射系数测量实验实验时应合理选择信号源输出功率，信号源输出功率范围选择在-20dBm~10dBm之间，当信号源输出功率较大时，若其与VNA连接容易造成VNA损坏。在测量过程中，VNA输出功率范围选在为–20dBm~–10dBm之间。实验过程中R&SSMB100A信号源作为被测信号源，使用N5244A网络分析仪完成相关测量。实验中测量了信号源端口功率输出分别为10dBm和0dBm状态下信号源的端口反射系数，测量结果如图6所示。

32种测量方法比较

图7中给出了信号输出功率为10dBm时2种方法测量结果比较。从测量结果可以看出2种测量方法得到的信号源端口反射系数的趋势一致，VNA法测得反射系数较调谐器法较小。VNA是选频器件，在测量端口反射系数时中频带宽设置较小，只针对相应的频率点进行反射系数的测量；基于阻抗调谐器法的源端口反射系数测量时，使用的功率计为非选频器件，其测得的功率为各频率点的功率总和，与选频器件相比，测得的功率偏高，测得反射系数偏大。由于信号源端口反射系数本来就较小，基本保持在–15dB(0.18)以下，当信号源输出功率为10dBm时，2种测量结果的差值小于0.05；当信号源输出功率为0dBm时，2种测量结果的差值小于0.06。这2种测量方法各有优缺点，阻抗调配器法适用于源输出功率较大时源端口反射系数的测量。当源输出功率较小时，由于还需要经过衰减器，功率计测得功率较小，误差较大，引起测得反射系数不确定度较大，当源输出功率小于0dBm时，优选VNA频率偏移法进行测量，这种方法操作简单，较容易实现。

4结论

文中分析了2种有源器件的端口反射系数测量方法—阻抗调配器法和VNA频率偏移法，并应用2种方法完成了对信号源端口反射系数(模值和相位)的测量。2种方法均切实可行，VNA频率偏移法操作简单，适用于输出功率较小时端口反射系数的测量；阻抗调配器法通过3次改变信号源端口的负载反射系数构建方程，得到信号源端口的反射系数。本文为信号源、放大器等有源器件的端口反射系数测量提供一种可行的方法。

作者：张翠翠 王益 王建忠 单位：中国工程物理研究院 计量测试中心