什么是負(fù)載牽引？

在 RF（射頻）工程領(lǐng)域，負(fù)載牽引是用于優(yōu)化功率放大器性能的關(guān)鍵技術(shù)。通過(guò)改變呈現(xiàn)給被測(cè)設(shè)備 （DUT） 的負(fù)載阻抗并監(jiān)控特定的性能參數(shù)，工程師可以在功率、效率和線性度之間實(shí)現(xiàn)所需的平衡。

什么是負(fù)載牽引？

負(fù)載牽引涉及系統(tǒng)地改變功率放大器看到的負(fù)載阻抗，并測(cè)量由此產(chǎn)生的性能指標(biāo)（如輸出功率、增益和效率）的變化。此方法有助于確定根據(jù)特定標(biāo)準(zhǔn)最大化性能的最佳負(fù)載條件。

為什么做負(fù)載牽引？

在 AB 類(lèi)到 C 類(lèi)放大器中，晶體管以小于 360 度的導(dǎo)通角工作，這意味著電流波形本質(zhì)上是非正弦波的。這種非線性會(huì)導(dǎo)致諧波的產(chǎn)生，如果管理不當(dāng)，會(huì)導(dǎo)致功率傳輸效率低下和信號(hào)失真。負(fù)載調(diào)諧的目標(biāo)是確保放大器負(fù)載在基頻處具有最佳阻抗，同時(shí)抑制高次諧波。

功率放大器中的負(fù)載網(wǎng)絡(luò)有多種用途：

阻抗匹配：確保負(fù)載阻抗與放大器的輸出阻抗最佳匹配，從而最大限度地提高功率傳輸。

諧波抑制：減少諧波對(duì)輸出信號(hào)的影響，以保持信號(hào)的完整性和效率。

電源效率：通過(guò)最大限度地減少由于反射波和諧波含量引起的功率損耗來(lái)提高放大器的整體效率。

因此，負(fù)載網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)必須同時(shí)解決這些方面，這通常通過(guò)使用 LC 罐式電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。

負(fù)載牽引測(cè)量的基本設(shè)置包括：

l用于驅(qū)動(dòng)功率放大器的信號(hào)源。

l連接到放大器輸出的可調(diào)諧負(fù)載阻抗網(wǎng)絡(luò)。

l用于捕獲輸出功率、增益和效率的測(cè)量設(shè)備。

Load Pull 中的關(guān)鍵參數(shù)

最大輸出功率（Pout）：負(fù)載牽引測(cè)量可以確定在不同負(fù)載阻抗下放大器的輸出功率，并找到使輸出功率最大化的最佳負(fù)載阻抗。

功率附加效率（PAE）：通過(guò)負(fù)載牽引測(cè)量，可以評(píng)估在不同負(fù)載條件下放大器的效率，并找到效率最高的負(fù)載阻抗。

增益：負(fù)載牽引測(cè)量有助于優(yōu)化放大器的增益，通過(guò)匹配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)，可以提高放大器的整體增益。

1dB壓縮點(diǎn)：負(fù)載牽引測(cè)量可以確定放大器的1dB壓縮點(diǎn)，即放大器輸出功率下降1dB時(shí)的輸入功率水平。

諧波失真：有源諧波負(fù)載牽引可以對(duì)功放的諧波特性進(jìn)行評(píng)估測(cè)量，進(jìn)而優(yōu)化功放的功率效率等指標(biāo)。

最優(yōu)直流工作點(diǎn)：負(fù)載牽引系統(tǒng)可以準(zhǔn)確確定功率放大器的最優(yōu)直流工作點(diǎn)。

最優(yōu)線性和噪聲匹配：負(fù)載牽引測(cè)量可以幫助確定最優(yōu)的線性和噪聲匹配點(diǎn)。

最佳功率匹配點(diǎn)：通過(guò)負(fù)載牽引測(cè)量，可以找到最佳功率匹配點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)最大的功率傳輸和最高的效率。

負(fù)載牽引測(cè)量

負(fù)載牽引測(cè)量包括以下步驟：

1.設(shè)置配置：將功率放大器連接到能夠改變 負(fù)載的調(diào)諧器.

2.阻抗掃描：改變負(fù)載阻抗。

3.數(shù)據(jù)采集：測(cè)量每個(gè)阻抗點(diǎn)的輸出功率、增益和效率。

4.數(shù)據(jù)繪圖：將收集的數(shù)據(jù)繪制在史密斯圓圖上，以可視化性能等值線。

解釋史密斯圓圖上的負(fù)載牽引數(shù)據(jù)

史密斯圓圖是用于表示復(fù)阻抗的極坐標(biāo)圖。負(fù)載牽引數(shù)據(jù)疊加在 Smith 圖上，顯示恒定性能指標(biāo)的輪廓。需要關(guān)注的關(guān)鍵領(lǐng)域包括：

最大功率輪廓：指示放大器提供最大輸出功率的阻抗點(diǎn)。

最大效率等值線：顯示放大器以最高效率運(yùn)行的阻抗點(diǎn)。

示例分析

考慮提供的圖像中的史密斯圓圖。該圖表顯示兩個(gè)主要等值線：

最大效率（紅色輪廓）：這些等值線突出顯示了放大器效率最大化的區(qū)域。工程師的目標(biāo)是調(diào)整負(fù)載阻抗以與這些區(qū)域保持一致，以提高效率。

最大功率（藍(lán)色輪廓）：此等值線表示實(shí)現(xiàn)最大輸出功率的最佳負(fù)載阻抗。平衡這一點(diǎn)與效率至關(guān)重要，以便

史密斯圓圖中的紅點(diǎn)和藍(lán)點(diǎn)表示在負(fù)載牽引測(cè)量期間測(cè)試的特定阻抗點(diǎn)。紅色和藍(lán)色等值線的重疊區(qū)域代表了功率和效率都得到優(yōu)化的理想權(quán)衡點(diǎn)。

實(shí)際應(yīng)用

負(fù)載牽引技術(shù)廣泛用于各種應(yīng)用的功率放大器的設(shè)計(jì)和優(yōu)化，包括：

無(wú)線通信系統(tǒng)：確保高效而有力的信號(hào)傳輸。

雷達(dá)系統(tǒng)：優(yōu)化放大器以產(chǎn)生高功率信號(hào)。

衛(wèi)星通信：平衡功率和效率，以保持遠(yuǎn)距離信號(hào)完整性。

█?最后的話

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