关于1dB增益压缩点的基本测试方法分享

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今天要给大家分享的是关于1dB增益压缩点的基本测试方法，众所周知，现代矢量网络分析仪往往具有功率扫描的功能，可以非常方便地测出1dB增益压缩点。不过今天介绍的是基于频谱仪的手动测试方法，这也是非常流行的测试方法。

图1给出了使用频谱仪测试P1dB的连接示意图，其整体思路是：信号源从输出小功率开始，以合适的步进逐步递增，同时记录每一次调整功率时频谱仪的测试结果，将频谱仪测得的功率减去信号源设置的功率作为DUT的测试增益，当测试增益降低1dB时，便可以确定P1dB.

图1. P1dB测试连接示意图

具体操作步骤如下：

**Step 1. **按照图1方式进行测试组网，衰减器是否需要取决于DUT本身的输出功率，而且选择时也要考虑功率容量是否满足要求。如果DUT输入、输出VSWR不好，可以考虑在前后各引入一个衰减器。

**Step 2. **信号源输出一个较小的功率，确保DUT工作在近似线性区域，此时要保证信号源的射频开关没有打开。

**Step 3. **确保整个链路功率满足安全条件下，打开DUT和信号源输出开关，并记录此时信号源的设置功率和频谱仪测得的功率，即(Pin, Pout)，并计算测试增益(Pout-Pin)。

**Step 4. **以一定的步进逐步增大信号源的输出功率，记录相应的功率值，并计算各个测试增益。P1dB的确定需要一个迭代过程，在迭代初期，功率步进可以设置大一些，这属于粗调。到了迭代后期，功率步进可以小一些，进入细调阶段。

不断调整信号源输出功率，直到测试增益与初始测试增益相差1dB，这表明DUT已经压缩，并且当前增益比线性增益低了1dB。

**Step 5. **虽然上一步已经达到1dB增益压缩状态，但是信号源设置功率和频谱仪测得功率还不是P1dB对应的输入和输出功率，因为链路上还有线缆等附件的影响。

去掉放大器，直接使用频谱仪测试放大器输入侧的功率即为P1dB,in，频谱仪测得的功率补偿DUT输出端的链路损耗即为P1dB,out。

以上就是基于频谱仪测试P1dB的具体步骤。下面思考一个问题，测试之前是否需要按照图2方式进行功率标定？

图2. 激励信号功率校准示意图

可以做功率标定，但不是必须的，不进行功率标定也能得到准确的测试结果。

功率标定主要用于确定信号源输出经线缆等附件后的功率，确保馈入DUT的功率是精确已知的。如果不进行功率标定，如何保证测试结果呢？

假设信号源的输出功率线性度是非常好的，即不管信号源输出多少功率，设定值与实际输出值之间的偏差是固定的，下面用Poffset表示。

第1次测试时，信号源输出功率为Pin,1，则DUT输出功率为

Pout,1 = Pin,1 + Poffset - Lin + G1 - Lout

式中，Lin 和Lout分别表示DUT前后的损耗，G1表示在当前激励功率下的增益。

实操时将按照如下公式确定DUT增益。

GDUT,1 = Pout,1 -Pin,1 ~~ = Poffset - Lin + G1 - Lout~~

类似地，第n次测试时，信号源输出功率为Pin,n，则DUT输出功率为

Pout,n = Pin,n + Poffset - Lin + Gn - Lout~~

式中，Gn表示在当前激励功率下的增益。

第n次测试得到的增益为

GDUT,n ~ ~ = Pout,n - Pin,n = Poffset - Lin + Gn - Lout

将第1次和第n次的增益测试结果相减可得

GDUT,1 - GDUT,n = G1-Gn

上式表明DUT实际增益的变化，与实操时计算的测试增益变化是一致的，因此，即使不进行功率校准，依然可以准确确定DUT的1dB增益压缩点。

值得一提的是，以上推导是基于信号源输出功率线性度非常好的前提假设。幸运的是，大部分商用信号源的功率线性度都是不错的。