射頻無源器件功率分析及相關測試

（江蘇亨鑫科技有限公司，江蘇宜興 214222）

1 射頻無源器件功率容量要求分析

1.1 平均功率要求

目前射頻無源器件常見的功率要求是平均功率200 W、峰值功率800/1 000 W甚至更高。特定環境會對器件提出更高要求，考慮多系統合路、降額使用，考慮溫度（高溫）、氣壓（低壓）變化導致設備功率容量會下降等因素。通過經驗公式計算不同海拔、不同溫度、不同適配情況下的實際功率容量或要求。

總結以往的實踐經驗，在對目標氣壓進行計算時，會使用以下公式：

式中：P——目標氣壓（kPa）；q——目標功率（W）；Q——額定功率（W）；k——目標負載反射系數；c——額定負載發射系數；p1——額定氣壓（kPa）；t——目標溫度（℃）；T——額定溫度（℃）。

參考該公式對其他參數進行計算，得到可靠性較強的計算結果，為后續工作開展奠定基礎。

1.2 一般性要求

從實際應用情況進行分析，目前使用的網主設備和應用工程，在單系統基站設備信源使用到的平均功率基本控制在40～80 W，其中40 W的功率設備數量較多，是發展期間需要重要重視的內容之一。在應用中會使用到一些擴頻系統，如EGSM擴頻系統、多載波系統、WCDMA擴頻系統、TD擴頻系統、LTE擴頻系統等，這些系統在運行期間會存在峰均比的情況，在對其容量功率進行評估時，需要參考系統本身的峰值功率。不同系統在應用的過程中，其峰均比之間的差異性相對較大，在載波數量快速增加的情況下，該數值會呈現會出上漲的趨勢。為了確保結構應用的穩定性，在實際應用設計中，會對其進行削峰處理，經過該處理后的峰均比數值一般都在7 dB以內。由此，可以得出在系統應用期間，其平均功率一般都在7～8 dB之間，是后期用于數據評估的重要參考。

2 射頻無源器件功率測試內容分析

2.1 平均功率

在對功率容量進行測試時，平均功率屬于非常基礎的評估內容，其主要是指設備投入使用后長期工作時的額定功率數值。該數值的波動情況會與設備散熱、設備溫升情況、設備基礎性能情況等因素相關，如果設備功率容量不滿足應用要求，此時設備易在空氣中出現電離打火，增加設備損壞概率，影響設備運行性能。在具體的測試過程中，所需要測試的內容如下：（1）利用CW信號進行測量，需要測試的內容包括設備工作頻段中心頻點運行情況、邊頻運行情況、邊頻回退情況、實際系統應用情況等；（2）對于4載波信號的運行情況進行測試，每段載波的測試功率為50 W，相鄰載波之間的間隔在1 MHz左右，采集對應數據，進行后續的應用分析；（3）對于寬頻載波信號進行加載測試，主要測試第一個和最后一個載波參數，提高載波計算結果的實用價值。

2.2 峰值功率

在對峰值功率進行測試時，其主要內容是對設備運行時產生瞬態脈沖功率進行采集，在具體的測試過程中，會使用脈沖信號或者攜帶峰均比的載波信號完成峰值功率的測試工作。在利用脈沖信號來進行峰值功率測試時，其主要的應用原理在于采用脈沖的方法，對峰值功率進行模擬，得到相應的參數。在具體的測試過程中，多采用脈寬8 μs、占空比在1%的脈沖信號進行使用。在測試過程中，需要對設備工作頻段中心頻點運行情況、邊頻運行情況、邊頻回退情況、實際系統應用情況等內容進行數據采集，得到用于分析的基礎數據。對寬頻載波信號進行加載測試，與平均功率測試內容一致，主要測試第一個和最后一個載波參數，提高載波計算結果的實用價值。

2.3 飛弧測試

在對功率容量進行測試時，需要做好飛弧測試，測試的主要目的是對系統穩定狀態進行梳理。在應用過程中，在高溫低壓的情況下，對系統運行中不同運行負載的情況，采集失配狀態參數。在具體的測試過程中，需要對4載波信號的運行情況進行測試，每段載波的測試功率為50 W，相鄰載波之間的間隔在1 MHz左右，采集對應數據，進行后續的應用分析。在測試過程中，其測試時間一般會控制在30 min，需要做好多組數據信息的采集工作，根據采集數據整合結果評估飛弧測試內容，確保其能夠滿足具體的應用要求。在具體測試的過程中，需要結合實際情況對許多應用數據進行組合，利用組合測試的方式完成既定的測試任務。

2.4 幅度測試

在功率測試工作中，需要結合實際需求做好幅度測試工作，其具體的工作內容是對設備輸出信號的變化情況進行采集，要求在整個系統設備測試的過程，其幅度的變化值需要控制在3 dB以內。在對其進行測試時，多利用CW信號進行測量，對測量過程中的所需工作頻段中心頻點運行情況、邊頻運行情況、邊頻回退情況、實際系統應用情況等數據進行采集，測試的時間周期控制在30 min，采集多組應用數據后，統一對其進行處理，以提高測試結果的可靠性。在對平均功率進行測試時，不同單位采用的測試要點存在較大差異，例如中國電信運營商設備在工作過程中，要求其平均功率保持在300 W左右，利用LTE載波信號輔助測量工作的進行，對測試用帶寬進行控制，測試時間為2 h，以滿足最終的測試要求。

2.5 電性能指標

除了上述提到的測試內容外，在對功率容量進行測試時，需要做好電性能相關參數的測試工作。在具體的測試過程中，需要明確不同單位采用的測試要點內容。以中國移動供應商為例，在對非TD系統的產品進行測試時，會采用4載波信號對運行情況進行測試，每段載波的測試功率為50 W，相鄰載波之間的間隔在1 MHz左右，采集對應數據，進行后續的應用分析。如果檢測內容為TD系統，則選擇1.23 MHz的寬頻調制信號作為測試的主體信號，采集對應的數據信息進行分析。完成數據采集后，需要對使用的設備電性能指標進行梳理，確定其工作狀態的合理性，待滿足要求后可以進行下一環節的數據分析。

3 射頻無源器件功率測試時的注意事項

3.1 管控駐波情況

總結以往的測試經驗可知，在對功率容量進行測試時，需要對系統大功率負載情況進行了解，結合衰減器的基礎性能，對整個過程中的駐波情況進行梳理。如果系統測試期間的駐波內容相對較差或工作狀態處于不穩定的情況，系統反射到被測設備中的功率會出現增加的情況。設備作業環境的平坦度會對加載情況產生影響，最終影響被測器件的功率參數。在對駐波情況進行管理時，需要對基礎參數進行分析，確定駐波的合理應用范圍，以完成駐波管控工作，使各項參數能夠滿足實際的應用需求，提高系統運行期間的可靠性和合理性。

3.2 功放預熱及散熱

在功率測試的環節中，功放預熱處理和功放散熱處理屬于非常基礎的處理內容，該內容是穩定系統工作狀態的前提條件。在對功放預熱進行處理時，需要穩定升溫，使系統維持比較穩定的工作狀態，確保系統增益效果的穩定性，使測試頻率的應用效果處于比較穩定的應用狀態[1]。

在功放散熱處理的過程中，需要保持系統散熱過程的穩定性，不能使用風扇輔助散熱。在實際處理中，需要明確其他的應用條件，根據要求對待測樣品進行散熱處理，提高系統應用過程的可靠性。

3.3 多載波測試控制

在對多載波測試期間進行控制時，需要注意以下幾點應用內容：第一，在具體的測試工作中，考慮到PA應用到測試中以后，其多載波的線性情況會處于較差的應用狀態，為了確保測試結果的準確性，需要在原有基礎上使用至少兩臺功放進行合路處理，借此提高系統運行過程的可靠性和穩定性。第二，對測試期間的差異性進行確定，在具體的測試過程中，需要對PAR的功放情況進行監測，如果存在功率不足的情況，在應用時會出現被壓縮的情況，影響測試結果。在實際應用中需要重點關注以上內容，以提升測試結果的準確性和可靠性[2]。

3.4 做好功效保護工作

通過做好功效保護工作，能夠營造穩定的測試狀態，提升功效測試結果的可靠性和準確性。在具體的工作過程中，首先，對功放情況進行監測，如果存在功率不足的情況，需要對其及時進行調整，使其可以處于穩定的應用狀態，提高測試過程的穩定性。其次，在對系統進行升功率處理時，應將功率調控在1 dB以內，使其能夠沿著穩定上升的情況進行參數遞增，并且將遞增參數控制在合理范圍內，提高系統運行過程的可靠性。最后，在停止測試工作時，需要先關閉功效，再進行其他應用操作，提升功效保護工作的應用效果。

4 結語

綜上所述，射頻無源器件功率容量的要求與工作信號制式、信源功率大小、峰均比以及所處海拔、溫度等均緊密相關，在產品設計及功率測試時，需充分考慮影響功率容量的重要因素；功率容量準確的測量與測量方案的選擇、測量環境、功放的線性和穩定度、負載的匹配度以及評判標準等緊密相關，測試時須使用正確的測試方法，并搭建合適的測試環境。