СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №9/2015

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ 60 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 9 2015 КПД, % Величина отражения 2f o 0 0,25 0,5 0,75 1 60 64 68 72 76 80 быть быстрее или медленнее пассив- ного тюнера, в зависимости от желае- мой точности согласования и резуль- тирующего количества итераций, тре- буемого для сходимости импеданса (измерения с точностью в ∼ 30 дБ будут быстрее, чем измерения с точностью ∼ 50 дБ). Поскольку в методике Load- Pull со смешанным сигналом исполь- зуется подход «Time-Slotting» с широ- кополосной генерацией и анализом, то возможно практически одновременно представлять ТУ множество импедан- сов, что влечёт за собой гораздо более быстрое согласование, а на измерения тратится меньше времени. В таблице приведено время, соответ- ствующее установке тюнера (в случае его наличия), время калибровки систе- мы, время согласования на основной частоте при фиксированной второй гармонике и время согласования импе- данса на второй гармонике. Для это- го сравнения были использованы ком- мерческие измерительные системы Load-Pull от Maury Microwave. В состав систем входили гармонические импе- дансные тюнеры MT982ML01 LXI™, векторный анализатор цепей Keysight Technologies серии PNA-X N5242A, цепь активного согласования реали- Сравнение времён измерения (минуты, если не указано обратное) Конфигурация Калибровка тюнера Системная калибровка Шаг 1 Шаг 2 Шаг 3 f 0 Load-Pull, фиксированная частота 2f 0 при 50 Ом (35 нагрузок, 16 мощностей) 2f 0 Load-Pull, фиксированная частота f 0 при оптимальных параметрах (20 нагрузок, 16 мощностей) f 0 Load-Pull, фиксированная частота 2f 0 при оптимальных параметрах (35 нагрузок, 16 мощностей) Скалярная гармоника (2 настраиваемых элемента) 22 3 11,1 6,4 11,1 Гармоника «вектор-ресивер» (2 настраиваемых элемента) 22 5 5,3 3,1 5,3 Гибридная гармоника (1 настраиваемый элемент) 11 5 4,2 7,3 7,5 Активная, со смешанным сигналом (0 настраиваемых элементов) Нет тюнера 5 15 секунд 35 секунд 50 секунд зовывалась на основе второго источ- ника СВЧ-сигнала PNA-X совмест- но с внешним усилителем мощно- сти, а для управления измерениями использовался программный пакет измерений и моделирования Maury серии MT930 IVCAD. В свою очередь, измерения Load-Pull со смешанными сигналами реализованы системой Maury Microwave MT2000 [14]. В ЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ Перед тем как начать сложный и длительный процесс проектиро- вания, необходимо понять и опреде- лить цели и ограничения проектиро- вания. В случае усилителей мощности важно определить, что это будет за уси- литель, будет ли это слабо-сигнальный линейный усилитель, или узкополос- ный высокоэффективный усилитель, или же широкополосный усилитель, а также определить, какие транзисто- ры будут использоваться в его разра- ботке: несогласованные, предсогласо- ванные или полностью согласованные. После определения основных целей проектирования следует понять, будет ли в данном случае полезно согласова- ние на гармонических частотах. Если в процессе проектирования потребу- ется гармоническое согласование, то следует оценить, какая из методик, представленных в статье, удовлетво- рит требованиям по амплитуде отраже- ния. В завершение необходимо опреде- лить оборудование для осуществления измерений Load-Pull с учётом времени на процесс тестирования и измерений. Л ИТЕРАТУРА 1. Pozar D.M. Microwave Engineering. Wiley & Sons Inc. New York. 2005. 2. White J.F. High Frequency Techniques: An Introduction to RF and Microwave Engineering. Wiley & Sons Inc. 2004. 3. Colantonio P., Giannini F., Giofre R. and Piazzon L. High-Efficiency Ultra-Wideband Power Amplifier in GaN technology. Electron Letters. 2008. Vol. 44. N 2. Pp. 130–131. 4. Andersson C.M., Moon J., Fager C., Kim B. and Rorsman N. Decade Bandwidth High Efficiency GaN HEMT Power Amplifier Designed with Resistive Harmonic Loading. IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest. 2012. June. 5. Maier T., Carrubba V., Quay R., Raay F. and Ambacher O. Active Harmonic Source-/ Load-Pull Measurements of AlGaN/GaN HEMTs at X-Band Frequencies. 83 rd ARFTG Microwave Measurement Conference. 2014. Pp. 1–4. 6. Barbieri T.A., Noori B. Improvements in High Power LDMOS Amplifier Efficiency Realized Through the Application of Mixed-Signal Active Loadpull. 82 nd ARFTG Microwave Measurement Conference. 2013. 7. Thrivikraman T. and Hoffman J. Design of an Ultra-High Efficiency GaN High-Power Amplifier for SAR Remote Sensing. IEEE Aerospace Conference. 2013. Pp. 1–6. 8. Moon J., Lee J., Pengelly R., Baker R. and Kim B. Highly Efficient Saturated Power Amplifier. IEEE Microwave. Magazine. 2012. February. Vol. 13. N 1. Pp. 125–131. 9. Stancliff B. and Poulin D.P. Harmonic Load- Pull. MTT-S International Microwave Symposium Digest. 1979. Pp. 185–187. 10. Larose R., Ghannouchi F. and Bosisio R. A New Multi-harmonic Load-Pull Method for Nonlinear Device Characterization and Modeling. IEEE International Microwave Symposium. 1990. Pp. 443–446. 11. Maury Microwave. Application Note 5C-053. A Comparison of Harmonic Tuning Methods for Load Pull Systems. 12. Maury Microwave. Application Note 5C-081. Cascading Tuners for High VSWR and Harmonic Load Pull. 13. Squillante M., Marchetti M., Spirito M. and de Vreede, L.C.N. A Mixed-signal Approach for High-Speed Fully Controlled Multidimensional Load-Pull Parameters Sweep. 73 rd ARFTGMicrowave Measurement Conference. 2009. 14. www.maurymw.com/MW_RF/. Рис. 7. КПД в зависимости от амплитуды отражения на 2f 0 при постоянной фазе