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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(huán)境會對器件提出更高要求，考慮多系統(tǒng)合路、降額使用，考慮溫度（高溫）、氣壓（低壓）變化導(dǎo)致設(shè)備功率容量會下降等因素。通過經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算不同海拔、不同溫度、不同適配情況下的實(shí)際功率容量或要求。

總結(jié)以往的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在對目標(biāo)氣壓進(jìn)行計(jì)算時(shí)，會使用以下公式：

式中：P——目標(biāo)氣壓（kPa）；q——目標(biāo)功率（W）；Q——額定功率（W）；k——目標(biāo)負(fù)載反射系數(shù)；c——額定負(fù)載發(fā)射系數(shù)；p1——額定氣壓（kPa）；t——目標(biāo)溫度（℃）；T——額定溫度（℃）。

參考該公式對其他參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，得到可靠性較強(qiáng)的計(jì)算結(jié)果，為后續(xù)工作開展奠定基礎(chǔ)。

1.2 一般性要求

從實(shí)際應(yīng)用情況進(jìn)行分析，目前使用的網(wǎng)主設(shè)備和應(yīng)用工程，在單系統(tǒng)基站設(shè)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(shè)備數(shù)量較多，是發(fā)展期間需要重要重視的內(nèi)容之一。在應(yīng)用中會使用到一些擴(kuò)頻系統(tǒng)，如EGSM擴(kuò)頻系統(tǒng)、多載波系統(tǒng)、WCDMA擴(kuò)頻系統(tǒng)、TD擴(kuò)頻系統(tǒng)、LTE擴(kuò)頻系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)在運(yùn)行期間會存在峰均比的情況，在對其容量功率進(jìn)行評估時(shí)，需要參考系統(tǒng)本身的峰值功率。不同系統(tǒng)在應(yīng)用的過程中，其峰均比之間的差異性相對較大，在載波數(shù)量快速增加的情況下，該數(shù)值會呈現(xiàn)會出上漲的趨勢。為了確保結(jié)構(gòu)應(yīng)用的穩(wěn)定性，在實(shí)際應(yīng)用設(shè)計(jì)中，會對其進(jìn)行削峰處理，經(jīng)過該處理后的峰均比數(shù)值一般都在7 dB以內(nèi)。由此，可以得出在系統(tǒng)應(yīng)用期間，其平均功率一般都在7～8 dB之間，是后期用于數(shù)據(jù)評估的重要參考。

2 射頻無源器件功率測試內(nèi)容分析

2.1 平均功率

在對功率容量進(jìn)行測試時(shí)，平均功率屬于非常基礎(chǔ)的評估內(nèi)容，其主要是指設(shè)備投入使用后長期工作時(shí)的額定功率數(shù)值。該數(shù)值的波動(dòng)情況會與設(shè)備散熱、設(shè)備溫升情況、設(shè)備基礎(chǔ)性能情況等因素相關(guān)，如果設(shè)備功率容量不滿足應(yīng)用要求，此時(shí)設(shè)備易在空氣中出現(xiàn)電離打火，增加設(shè)備損壞概率，影響設(shè)備運(yùn)行性能。在具體的測試過程中，所需要測試的內(nèi)容如下：（1）利用CW信號進(jìn)行測量，需要測試的內(nèi)容包括設(shè)備工作頻段中心頻點(diǎn)運(yùn)行情況、邊頻運(yùn)行情況、邊頻回退情況、實(shí)際系統(tǒng)應(yīng)用情況等；（2）對于4載波信號的運(yùn)行情況進(jìn)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(yīng)數(shù)據(jù)，進(jìn)行后續(xù)的應(yīng)用分析；（3）對于寬頻載波信號進(jìn)行加載測試，主要測試第一個(gè)和最后一個(gè)載波參數(shù)，提高載波計(jì)算結(jié)果的實(shí)用價(jià)值。

2.2 峰值功率

在對峰值功率進(jìn)行測試時(shí)，其主要內(nèi)容是對設(shè)備運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生瞬態(tài)脈沖功率進(jìn)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(jìn)行峰值功率測試時(shí)，其主要的應(yīng)用原理在于采用脈沖的方法，對峰值功率進(jìn)行模擬，得到相應(yīng)的參數(shù)。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(jìn)行使用。在測試過程中，需要對設(shè)備工作頻段中心頻點(diǎn)運(yùn)行情況、邊頻運(yùn)行情況、邊頻回退情況、實(shí)際系統(tǒng)應(yīng)用情況等內(nèi)容進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，得到用于分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。對寬頻載波信號進(jìn)行加載測試，與平均功率測試內(nèi)容一致，主要測試第一個(gè)和最后一個(gè)載波參數(shù)，提高載波計(jì)算結(jié)果的實(shí)用價(jià)值。

2.3 飛弧測試

在對功率容量進(jìn)行測試時(shí)，需要做好飛弧測試，測試的主要目的是對系統(tǒng)穩(wěn)定狀態(tài)進(jìn)行梳理。在應(yīng)用過程中，在高溫低壓的情況下，對系統(tǒng)運(yùn)行中不同運(yùn)行負(fù)載的情況，采集失配狀態(tài)參數(shù)。在具體的測試過程中，需要對4載波信號的運(yùn)行情況進(jìn)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(yīng)數(shù)據(jù)，進(jìn)行后續(xù)的應(yīng)用分析。在測試過程中，其測試時(shí)間一般會控制在30 min，需要做好多組數(shù)據(jù)信息的采集工作，根據(jù)采集數(shù)據(jù)整合結(jié)果評估飛弧測試內(nèi)容，確保其能夠滿足具體的應(yīng)用要求。在具體測試的過程中，需要結(jié)合實(shí)際情況對許多應(yīng)用數(shù)據(jù)進(jìn)行組合，利用組合測試的方式完成既定的測試任務(wù)。

2.4 幅度測試

在功率測試工作中，需要結(jié)合實(shí)際需求做好幅度測試工作，其具體的工作內(nèi)容是對設(shè)備輸出信號的變化情況進(jìn)行采集，要求在整個(gè)系統(tǒng)設(shè)備測試的過程，其幅度的變化值需要控制在3 dB以內(nèi)。在對其進(jìn)行測試時(shí)，多利用CW信號進(jìn)行測量，對測量過程中的所需工作頻段中心頻點(diǎn)運(yùn)行情況、邊頻運(yùn)行情況、邊頻回退情況、實(shí)際系統(tǒng)應(yīng)用情況等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，測試的時(shí)間周期控制在30 min，采集多組應(yīng)用數(shù)據(jù)后，統(tǒng)一對其進(jìn)行處理，以提高測試結(jié)果的可靠性。在對平均功率進(jìn)行測試時(shí)，不同單位采用的測試要點(diǎn)存在較大差異，例如中國電信運(yùn)營商設(shè)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(jìn)行，對測試用帶寬進(jìn)行控制，測試時(shí)間為2 h，以滿足最終的測試要求。

2.5 電性能指標(biāo)

除了上述提到的測試內(nèi)容外，在對功率容量進(jìn)行測試時(shí)，需要做好電性能相關(guān)參數(shù)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(diǎn)內(nèi)容。以中國移動(dòng)供應(yīng)商為例，在對非TD系統(tǒng)的產(chǎn)品進(jìn)行測試時(shí)，會采用4載波信號對運(yùn)行情況進(jìn)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(yīng)數(shù)據(jù)，進(jìn)行后續(xù)的應(yīng)用分析。如果檢測內(nèi)容為TD系統(tǒng)，則選擇1.23 MHz的寬頻調(diào)制信號作為測試的主體信號，采集對應(yīng)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析。完成數(shù)據(jù)采集后，需要對使用的設(shè)備電性能指標(biāo)進(jìn)行梳理，確定其工作狀態(tài)的合理性，待滿足要求后可以進(jìn)行下一環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)分析。

3 射頻無源器件功率測試時(shí)的注意事項(xiàng)

3.1 管控駐波情況

總結(jié)以往的測試經(jīng)驗(yàn)可知，在對功率容量進(jìn)行測試時(shí)，需要對系統(tǒng)大功率負(fù)載情況進(jìn)行了解，結(jié)合衰減器的基礎(chǔ)性能，對整個(gè)過程中的駐波情況進(jìn)行梳理。如果系統(tǒng)測試期間的駐波內(nèi)容相對較差或工作狀態(tài)處于不穩(wěn)定的情況，系統(tǒng)反射到被測設(shè)備中的功率會出現(xiàn)增加的情況。設(shè)備作業(yè)環(huán)境的平坦度會對加載情況產(chǎn)生影響，最終影響被測器件的功率參數(shù)。在對駐波情況進(jìn)行管理時(shí)，需要對基礎(chǔ)參數(shù)進(jìn)行分析，確定駐波的合理應(yīng)用范圍，以完成駐波管控工作，使各項(xiàng)參數(shù)能夠滿足實(shí)際的應(yīng)用需求，提高系統(tǒng)運(yùn)行期間的可靠性和合理性。

3.2 功放預(yù)熱及散熱

在功率測試的環(huán)節(jié)中，功放預(yù)熱處理和功放散熱處理屬于非常基礎(chǔ)的處理內(nèi)容，該內(nèi)容是穩(wěn)定系統(tǒng)工作狀態(tài)的前提條件。在對功放預(yù)熱進(jìn)行處理時(shí)，需要穩(wěn)定升溫，使系統(tǒng)維持比較穩(wěn)定的工作狀態(tài)，確保系統(tǒng)增益效果的穩(wěn)定性，使測試頻率的應(yīng)用效果處于比較穩(wěn)定的應(yīng)用狀態(tài)[1]。

在功放散熱處理的過程中，需要保持系統(tǒng)散熱過程的穩(wěn)定性，不能使用風(fēng)扇輔助散熱。在實(shí)際處理中，需要明確其他的應(yīng)用條件，根據(jù)要求對待測樣品進(jìn)行散熱處理，提高系統(tǒng)應(yīng)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(jìn)行控制時(shí)，需要注意以下幾點(diǎn)應(yīng)用內(nèi)容：第一，在具體的測試工作中，考慮到PA應(yīng)用到測試中以后，其多載波的線性情況會處于較差的應(yīng)用狀態(tài)，為了確保測試結(jié)果的準(zhǔn)確性，需要在原有基礎(chǔ)上使用至少兩臺功放進(jìn)行合路處理，借此提高系統(tǒng)運(yùn)行過程的可靠性和穩(wěn)定性。第二，對測試期間的差異性進(jìn)行確定，在具體的測試過程中，需要對PAR的功放情況進(jìn)行監(jiān)測，如果存在功率不足的情況，在應(yīng)用時(shí)會出現(xiàn)被壓縮的情況，影響測試結(jié)果。在實(shí)際應(yīng)用中需要重點(diǎn)關(guān)注以上內(nèi)容，以提升測試結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性[2]。

3.4 做好功效保護(hù)工作

通過做好功效保護(hù)工作，能夠營造穩(wěn)定的測試狀態(tài)，提升功效測試結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性。在具體的工作過程中，首先，對功放情況進(jìn)行監(jiān)測，如果存在功率不足的情況，需要對其及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，使其可以處于穩(wěn)定的應(yīng)用狀態(tài)，提高測試過程的穩(wěn)定性。其次，在對系統(tǒng)進(jìn)行升功率處理時(shí)，應(yīng)將功率調(diào)控在1 dB以內(nèi)，使其能夠沿著穩(wěn)定上升的情況進(jìn)行參數(shù)遞增，并且將遞增參數(shù)控制在合理范圍內(nèi)，提高系統(tǒng)運(yùn)行過程的可靠性。最后，在停止測試工作時(shí)，需要先關(guān)閉功效，再進(jìn)行其他應(yīng)用操作，提升功效保護(hù)工作的應(yīng)用效果。

4 結(jié)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(guān)，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)及功率測試時(shí)，需充分考慮影響功率容量的重要因素；功率容量準(zhǔn)確的測量與測量方案的選擇、測量環(huán)境、功放的線性和穩(wěn)定度、負(fù)載的匹配度以及評判標(biāo)準(zhǔn)等緊密相關(guān)，測試時(shí)須使用正確的測試方法，并搭建合適的測試環(huán)境。