虽然固态射频功率功率放大器技术在不断发展，但是要获取大功率射频信号，仍需借助功率合成方法，如大功率广播发射机。在移动通信领域，也越来越多的用到射频大功率信号源。本文介绍了一种获取纯净大功率信号源的方法及其在测试和测量中的应用。

一、大功率射频信号源的功率合成技术

   要获取大功率射频信号源，可以采用如图1所示的功率合成技术。射频输入信号被功率分配器分成幅度相等、相位差90°的二路输出，这二路信号经过两个功率放大器放大后被送至功率合成器(功率合成器的接法与分配器相反，以保证两个信号处于同相位状态，最终输出功率等于两个放大器输出之和)，谐波滤波器则用于滤除谐波。

图1 一般射频大功率信号源的组成

   在图1的合成电路中，从射频输入到输出端的总插入损耗理论值为3dB，也就是功率分配器的分配损耗。这个损耗并不重要，因为可以通过提高射频输入信号的功率来弥补。重要的是输出端的功率合成器的插入损耗必须越低越好。此外，两路放大器的相位也必须加以调整，否则合成后的两个信号会由于存在相位差而相互抵消一部分，最终导致输出功率的下降。

   该种功率合成技术的优点，可以使合成输出端的VSWR要优于功率放大器的输出VSWR。这个优点在测试和测量中有着十分重要的意义。

二、谐波对测量精度的重要影响

   图1中的谐波滤波器是为了滤除最终输出信号中的谐波分量。如图2所示，图2.1是在滤波器之前的射频输出频谱，相对于载频，其二次谐波约为-30dBc；而图2.2是在滤波器之后的射频输出频谱，可以发现谐波已经被滤除了。

图2.1 带有谐波的输出频谱                                                                                                             图2.2 纯净的输出频谱

图2 功率合成后的频谱图

   那么大功率纯净信号源对于射频测试和测量有何意义呢?以下列举二个案例加以说明：

案例一：功率计校准

   如图3所示，是一个典型的功率校准系统。假设被校功率的频率范围是0.8GHz~1GHz，而校准功率计的频率范围是10MHz~18GHz。

图3 功率计的校准

   如果功率放大器的输出功率为100W，频率为900MHz，其二次谐波(1800MHz)为-20dBc，即幅度是载频的1%，那么问题就产生了，校准功率计是宽带的，它所测到的功率至少包括了载频和二次谐波，即最终读数是101W，而被校功率计只能测到载频的功率即100W，由此就产生了1%的测量误差。对于功率测量这个误差是不可被接受的。如果经过功率放大器输出的信号可能还有三次谐波、四次谐波等多次谐波，由此产生的测量误差也越大。

案例二：铁氧体器件的谐波测量

   铁氧体器件具有非线性特性，其二次谐波产物是产生系统互调的原因之一。图4是一个铁氧体隔离器在不同的输入功率下的二次谐波表现。

图4 铁氧体器件的谐波特性

   当输入为40dBm时，二次谐波为-61.3dBm即-101.3dBc；当输入增加到49dBm时，二次谐波为-43.87dBm，即-92.87dBc。根据射频测试精度的10dB原则，测试系统的指标应比被测器件优于10dB。在上述测量过程中，放大器在相应功率等级下的谐波应比被测器件小10dB，也就是说，这个放大器在40dBm输出时的谐波应小于-71.3dBm，即-111.3dBc。要获得如此纯净的频谱，单靠放大器自身的指标远远不够，还需借助外接的辅助产品。

三、滤波器组合介绍

   中玮科技开发的开关滤波器组合系列产品（图5）为射频中大功率的精准测量提供了一种解决方法。开关滤波组合的工作频率覆盖了10MHz~18GHz，产品分为中功率和大功率，最大功率分别可达100W和1kW。下表为滤波器组合的主要性能指标：

   除了提供更大功率的射频信号以外，开关滤波组合还改善了功率放大器的VSWR和输出频谱的纯度。通过滤波器组合，测试者可获得十分理想的纯净大功率射频输出信号。

   滤波器组合产品可以提供客户化定制方案，最大功率可以做到1000W以上。

图5.1 中功率滤波器组合              图5.2 大功率滤波器组合

图5 滤波器组合

四、系统应用

   配合相应的射频功率放大器（如中玮的ZWRFP1M1G或ZWRFP8G18G），滤波组合器可以提供纯净的射频大功率信号源。它们可以灵活运用于射频微波测试和测量领域。以下是一些应用的例子。

应用一：用于功率计校准

   在射频大功率的校准中，需要用到与校准功率计相对应的纯净功率源，如图6所示。

图6 滤波器组合参与功率校准系统

   在功率校准系统中，对功率源的要求除了前述的输出频谱纯度以外，系统的VSWR也非常重要，因为在功率测量系统中，失配误差是系统误差的主要组成部分。

应用二：用于无源器件的大信号S参数测量

   在无源器件的大信号S参数测量中，具有良好匹配的信号源对于保证测试精度有着至关重要的意义，参见图7。

图7 用滤波器组合保证大信号S参数的测量精度

应用三：用于铁氧体器件的谐波测量

   如前述的案例二所描述的那样，要测量铁氧体隔离器和环流器的谐波，需要有纯净的大功率信号源。

应用四：用于无源器件的大功率老化

   对于大功率应用的无源器件(如衰减器)，在传统的方法中，都采用直流替代法来进行大功率老化试验，但是这种方法显然有些片面，因为射频和微波信号的传输遵循“趋肤效应”，所以要进行无源器件的大功率老化，应采用与其工作环境完全一直的试验条件，包括工作环境温度、工作频率和功率等。

   在上述的各项应用中，滤波器组合系统可以扮演重要的角色。

   有关滤波器组合系统的更为详细的情况，敬请咨询010-62152390。