射频功率放大器的线性功率P1dB

任何有源器件或者设备都存在着线性和非线性的固有属性，衡量射频功率放大器性能好坏的一个重要指标就是其线性功率的大小，表示为P1dB，如图1所示，对它的解释如下：射频功放的输出功率会随着输入功率的逐渐增加而发生变化：先是随着输入信号的功率的线性递增而线性递增，达到一定程度后会开始出现增加的幅度变小而进入非线性区域，我们把与线性增加出现1dB降低的点所对应的功率叫做功放的1dB压缩点的功率，表示为P1dB；如果再继续增加输入信号的功率，功放的输出功率的增加会变得越来越缓慢，甚至停止增加而达到饱和，我们把这时的功率叫做射频功放的饱和功率，表示为Psat.

图1：线性功率和非线性功率

在EMC领域的射频类抗扰度测试中都要使用到覆盖不同频率范围的射频功放，为了能够达到标准所要求的测试等级，需要通过射频功放提供所需要的足够的功率，这个功率应该指的是线性功率，而不是上面所说的饱和功率。要想使射频功放提供线性功率，就需要它能够工作在线性区域，就要求它输出的功率最好不超过P1dB这个功率值。

由于射频类抗扰度测试普遍采用的是窄带的信号，测试系统发出的CW或者是带有AM或者PM调制的窄带的扫频信号，使用线性功率的主要好处如下：

1. 工作在线性工作区的射频功放输出端的谐波的幅度比较低，进入饱和区后谐波的幅度会增大，还可能会出现其他的频率成分，影响测试的结果和判断；

2. 采用窄带信号的抗扰度测试需要对被测物发生异常的敏感频点进行定位，这个敏感的频点应该对应的是测试信号的基波频率，而不是由于某次谐波的能量过高而引起被测物发生异常的，这就会造成错误定位；

3.线性功率便于测试系统只需要做高测试等级的校准即可，由于是线性关系，低的测试等级无需再校准，测试软件会根据高等级的校准结果直接进行线性换算即可得出对应的低等级的校准值；如果对应的高等级的校准时功放的功率不是线性的，采用线性换算得出的低等级的校准值就很不靠谱了；

4.线性功率便于测试系统通过调节功放的输出功率而实现所需要的特定的频点的特定的测试场强，功率，或者电流值，如果是非线性，就会使得功率的调节变得不容易；

作为一台正规的射频功放产品，生产厂家除了要在数据手册上提供它的P1dB和Psat的指标，还应该提供它的P1dB和Psat的功率随频率的曲线。举例如下，CBA6G-400D是一台覆盖1GHz~6GHz, 全频段的线性功率P1dB>400W的单频段固体功放，它的数据手册上提供的主要指标如表1所示，它的功率随频率的曲线，如图2所示，通过这些数据和曲线很容易了解这台功放的性能。

表1：图2：CBA6G-400D的主要指标

图2：CBA6G-400D的P1dB和Psat的功率曲线

除了厂家所宣称的指标，作为任何一台射频功放的实际输出功率的线性度，都可以通过实测得出它的实际情况，进而得出它的实际的P1dB和Psat。如图3所示就是我对某台射频功放进行线性度测试的结果，可以清楚地看出它的线性区和饱和区，以及所对应的实际的功率大小，线性度好坏，一目了然。

图3：功放的线性度的实测结果

审核编辑：刘清