射频放大器非线性特性的测量

测试软件R&S AmpTune的界面如图4所示。从R&S AmpTune的界面上可以清晰地看出信号的处理过程：信号源中的数字化IQ信号经D/A变换和低通滤波后，进行I/Q调制和上变频，产生射频信号馈入放大器。射频信号经放大后，输入到信号分析仪中，信号分析仪对输入的信号适当衰减后进行下变频得到中频信号，中频信号经数字下变频得到数字ＩＱ信号。测试软件R&S AmpTune通过比较信号源产生和信号分析仪最终所获得的IQ信号，即可分析出放大器的AM/AM和AM/PM特性。

图4 测试软件R&S AmpTune

如果在测试软件R&S AmpTune中选择"measurement"，可进行AM/AM和AM/PM测量；如果选择"measurement + predistortion"，则可以在测量出AM/AM和AM/PM后马上对所使用的任意波形进行数字预失真处理，然后直接观察数字预失真的效果。该软件可以单独或同时进行AM/AM（幅度）数字预失真和AM/PM（相位）数字预失真处理。当然，我们也可以根据测量出的AM/AM和AM/PM结果，对任意信号进行数字预失真处理。这为放大器设计提供了极大的便利。

测试过程

R&S Amptune的测试过程可以用一个简化的流程图来描述，如图5所示。在第二步，即"自动电平调整"步骤中，测试软件根据用户设置的"Target RMS power value"值，分三次调整信号源的输出功率，最终使放大器输出端的信号电平达到设定值，其准确度高达0.1dB。在第三步，即"测量"步骤中，"FFT时间偏置校正"用来校正使用外触发后残余的时间偏置。因为，外触发信号虽然可以大大提高信号发生和测量的同步性（即时间相关性），但外触发信号经过BNC同轴电缆传输还是会有微小的时间偏置，如果不进行校正，仍然会对测量结果造成严重影响。在预失真步骤中，我们可以很直观地观察到预失真前后信号的邻道功率比(ACPR)的优化效果。

图5 测试流程图

测量结果的显示

时间校正前后的测量结果

在上述"测量"步骤中，测试软件会分别显示出时间校正前后的幅度和相位测量结果，用户可以此来确定时间校正是否成功，如下图6和7所示。由此可见时间校正的重要性。

图6 时间校正前的幅度和相位测量结果

图7 时间校正后的幅度和相位测量结果

AM/AM、AM/PM的最终测量结果

"测量"步骤完成后，测试软件显示出AM/AM和AM/PM的最终测量结果，如图8所示。

图8 AM/AM和AM/PM的最终测量结果

数字预失真前后的测量结果

图9 数字预失真前后的信号频谱

由图9和表1可以明确地观察出数字预失真对提高邻道功率比(ACPR)的显著效果。

结语

随着数字预失真技术的深入应用，相应的数字预失真芯片也已经投入市场，用这些芯片可以构造出能实时监控输出射频信号、并在基带上进行动态预失真调整的数字预失真放大器。由于本文介绍的测试方法精度更高，因此完全可用于检测这类数字预失真芯片的预失真效果。

在放大器的设计和测试工作中，我们可以根据实际情况，用其他信号源，如R&S SMIQ和R&S AMIQ，代替R&S SMU200A；或用其他频谱仪，如R&S FSU和R&S FSP，代替R&S FSQ，也可以获得准确的测试结果和令人满意的数字预失真效果。

参考文献：
1.Martin Wei_, Check Amplifier Dynamic Behaviour With True Test Signals, Microwaves & RF, December 2000.
2.AmpTune, Software for Measuring Amplifier Nonlinearity in Realistic Conditions, Application Note 1MA27, Rohde & Schwarz.
3.AmpTune 3.0 User Manual, Application Note 1MA27, Rohde & Schwarz.