Испытания РЧ усилителя мощности

РЧ усилители мощности являются неотъемлемой частью любой радиочастотной конструкции. Эти важнейшие компоненты принимают низкоуровневый радиочастотный сигнал и увеличивают его мощность без изменения формата, модуляции или других факторов. Благодаря характеристикам усиления сигнала, присущим этому типу РЧ усилителей мощности, твердотельные РЧ усилители часто используются в большинстве радиочастотных, микроволновых и миллиметровых датчиков, средств связи, радиоэлектронной борьбы и оружия направленной энергии. 

Существует множество различных типов мощных РЧ усилителей, с широким диапазоном частот, выходной мощности и коэффициента усиления мощности. Учитывая большие уровни мощности сигнала в PA и важность эффективности и линейности при этих уровнях мощности, существует несколько методов и методик испытаний, специально предназначенных для эффективной характеризации и тестирования PA на уровне устройств и систем.
Важные параметры работы РЧ усилителя мощности

· Рабочая полоса пропускания/частотный диапазон
· Коэффициент усиления по малому сигналу
· Эффективность/дополнительная эффективность по мощности (PAE)
· Плоскостность усиления
· Входная мощность
· Коэффициент шума
· Коэффициент стоячей волны входного напряжения (VSWR)
· Стабильность
· Входной и выходной импеданс
· Точка сжатия выходного сигнала 1 дБ (P1dB)
· Точка перехвата третьего порядка на выходе (IP3)
· Мощность насыщения (Psat)
· Пиковая мощность (импульсный режим)
· Обратная изоляция
· Гармоники
· Подавление помех
· Диапазон рабочих температур и система/требования к терморегулированию
· Напряжение питания и условия смещения

Очевидно, что РЧ усилители мощности требуют значительного объема технических испытаний, превышающего объем испытаний многих других радиочастотных устройств. Чтобы убедиться, что РЧ усилитель стабилен в условиях стресса и имеет долгий срок службы, его характеристики проверяются при увеличении и превышении максимальной входной мощности. 

Усилители мощности обычно тестируются на малый сигнал, на линейность и при изменяющемся импедансе нагрузки в широких рабочих параметрах. В основном такие испытания проводятся при определении характеристик и контроле качества, но часто усилители мощности необходимо регулярно тестировать, чтобы убедиться, что они по-прежнему соответствуют спецификации в течение определенных интервалов времени в зависимости от режима эксплуатации. Причина этого заключается в том, что уровни мощности и тепловая динамика усилителя мощности приводят к высоким устойчивым температурам под напряжением, что может привести к быстрой деградации материалов и структур усилителя.

Многие параметры малого сигнала, такие как коэффициент усиления, полоса пропускания, плоскостность коэффициента усиления, КСВН, импеданс и т.д., могут быть проверены с помощью традиционных VNA и измерений S-параметров. Однако многие нелинейные аспекты усилителей мощности требуют дополнительных измерений и методик, возможно, включая X-параметры в качестве расширения S-параметров для учета нелинейности. Испытания усилителей мощности под нагрузкой также проводятся для лучшего определения поведения усилителя мощности на выходе при различных условиях нагрузки. Также часто проводятся испытания на наличие гармоник и помех с помощью генераторов сигналов и измерителей мощности/анализаторов спектра (часто защищенных соединителями и аттенюаторами). Для более точного определения импульсной мощности усилителя мощности можно использовать измерители пиковой мощности с достаточной полосой пропускания для захвата огибающей сигнала на выходе усилителя.