功率放大器谐波测量的方法及实践

当放大器过激励或者工作于非线性区时，放大器的输出中会出现谐波失真。

如果放大器的输入信号是纯净的，即只有f1，我们希望放大器的输出也只有f1。但这只是理想状态，在实际情况中，放大器会产生2f1、3f1、4f1等谐波。谐波是直接干扰其他通信系统和产生互调的主要原因。图8-18是两种典型的功率放大器谐波测量方法。

图8-18　功率放大器的谐波测量方法

首先，为放大器提供激励的信号源输出频谱必须十分纯净，通常信号源的输出频谱纯度不能满足放大器的测试要求，所以应在信号源的输出端接一个带通滤波器或低通滤波器，前者具有更好的带外抑制，而后者具有更宽的通带范围，可以根据实际要求来选择。放大器输出端的衰减器是为了降低放大器的输出功率，使之适合频谱分析仪的输入电平要求。集总参数衰减器自身存在二次谐波，所以在选择衰减器时需要审视。通常，在功率放大器的测试场合，集总参数衰减器基本上可以满足要求。

因为频谱分析仪本身存在非线性因素，有时很难判别所测到的谐波是被测放大器产生的还是频谱分析仪自身所产生的。这时可以在频谱分析仪前接一个步进衰减器，如果改变衰减器的衰减量，载频和谐波不是呈1∶1的规律变化，则说明谐波是由频谱分析仪产生的。当频谱分析仪进入非线性工作区时，载频和谐波呈1∶2的规律变化。

在测试方法中，载频和谐波被同时衰减，所以谐波测量受到频谱分析仪动态范围的限制。为了进一步提高测试动态，在频谱分析仪的前端设置两个通路，其中当开关S1和S2置于直通通路时，频谱分析仪测量到载频的幅度PC；当开关置于高通滤波器通路时，滤波器会滤除载频，保留被测的谐波PH。如果PC和PH都以dBm为单位，那么谐波可用下式计算：(www.xing528.com)

当工作在非线性区时，功率放大器将产生信号失真，它将产生2，3，4…次谐波（表8-2），相关标准对带外辐射的规定是非常严格的，通常规定谐波功率必须比载波低-60 dB。

表8-2　谐波功率电平

图8-19给出了功率放大器在2.5 GHz基波功率，5 GHz的二次谐波功率，二次谐波对基波的功率比值。二次谐波与基波功率比值为-60 dB时，输入功率为-4 dBm，输出功率为9 dBm，比饱和点低10 dB，比较好的方法是在天线和放大器之间加低通或带通滤波器。

图8-19　基波和二次谐波与输入功率