射频无源器件功率分析及相关测试

（江苏亨鑫科技有限公司，江苏宜兴 214222）

1 射频无源器件功率容量要求分析

1.1 平均功率要求

目前射频无源器件常见的功率要求是平均功率200 W、峰值功率800/1 000 W甚至更高。特定环境会对器件提出更高要求，考虑多系统合路、降额使用，考虑温度（高温）、气压（低压）变化导致设备功率容量会下降等因素。通过经验公式计算不同海拔、不同温度、不同适配情况下的实际功率容量或要求。

总结以往的实践经验，在对目标气压进行计算时，会使用以下公式：

式中：P——目标气压（kPa）；q——目标功率（W）；Q——额定功率（W）；k——目标负载反射系数；c——额定负载发射系数；p1——额定气压（kPa）；t——目标温度（℃）；T——额定温度（℃）。

参考该公式对其他参数进行计算，得到可靠性较强的计算结果，为后续工作开展奠定基础。

1.2 一般性要求

从实际应用情况进行分析，目前使用的网主设备和应用工程，在单系统基站设备信源使用到的平均功率基本控制在40～80 W，其中40 W的功率设备数量较多，是发展期间需要重要重视的内容之一。在应用中会使用到一些扩频系统，如EGSM扩频系统、多载波系统、WCDMA扩频系统、TD扩频系统、LTE扩频系统等，这些系统在运行期间会存在峰均比的情况，在对其容量功率进行评估时，需要参考系统本身的峰值功率。不同系统在应用的过程中，其峰均比之间的差异性相对较大，在载波数量快速增加的情况下，该数值会呈现会出上涨的趋势。为了确保结构应用的稳定性，在实际应用设计中，会对其进行削峰处理，经过该处理后的峰均比数值一般都在7 dB以内。由此，可以得出在系统应用期间，其平均功率一般都在7～8 dB之间，是后期用于数据评估的重要参考。

2 射频无源器件功率测试内容分析

2.1 平均功率

在对功率容量进行测试时，平均功率属于非常基础的评估内容，其主要是指设备投入使用后长期工作时的额定功率数值。该数值的波动情况会与设备散热、设备温升情况、设备基础性能情况等因素相关，如果设备功率容量不满足应用要求，此时设备易在空气中出现电离打火，增加设备损坏概率，影响设备运行性能。在具体的测试过程中，所需要测试的内容如下：（1）利用CW信号进行测量，需要测试的内容包括设备工作频段中心频点运行情况、边频运行情况、边频回退情况、实际系统应用情况等；（2）对于4载波信号的运行情况进行测试，每段载波的测试功率为50 W，相邻载波之间的间隔在1 MHz左右，采集对应数据，进行后续的应用分析；（3）对于宽频载波信号进行加载测试，主要测试第一个和最后一个载波参数，提高载波计算结果的实用价值。

2.2 峰值功率

在对峰值功率进行测试时，其主要内容是对设备运行时产生瞬态脉冲功率进行采集，在具体的测试过程中，会使用脉冲信号或者携带峰均比的载波信号完成峰值功率的测试工作。在利用脉冲信号来进行峰值功率测试时，其主要的应用原理在于采用脉冲的方法，对峰值功率进行模拟，得到相应的参数。在具体的测试过程中，多采用脉宽8 μs、占空比在1%的脉冲信号进行使用。在测试过程中，需要对设备工作频段中心频点运行情况、边频运行情况、边频回退情况、实际系统应用情况等内容进行数据采集，得到用于分析的基础数据。对宽频载波信号进行加载测试，与平均功率测试内容一致，主要测试第一个和最后一个载波参数，提高载波计算结果的实用价值。

2.3 飞弧测试

在对功率容量进行测试时，需要做好飞弧测试，测试的主要目的是对系统稳定状态进行梳理。在应用过程中，在高温低压的情况下，对系统运行中不同运行负载的情况，采集失配状态参数。在具体的测试过程中，需要对4载波信号的运行情况进行测试，每段载波的测试功率为50 W，相邻载波之间的间隔在1 MHz左右，采集对应数据，进行后续的应用分析。在测试过程中，其测试时间一般会控制在30 min，需要做好多组数据信息的采集工作，根据采集数据整合结果评估飞弧测试内容，确保其能够满足具体的应用要求。在具体测试的过程中，需要结合实际情况对许多应用数据进行组合，利用组合测试的方式完成既定的测试任务。

2.4 幅度测试

在功率测试工作中，需要结合实际需求做好幅度测试工作，其具体的工作内容是对设备输出信号的变化情况进行采集，要求在整个系统设备测试的过程，其幅度的变化值需要控制在3 dB以内。在对其进行测试时，多利用CW信号进行测量，对测量过程中的所需工作频段中心频点运行情况、边频运行情况、边频回退情况、实际系统应用情况等数据进行采集，测试的时间周期控制在30 min，采集多组应用数据后，统一对其进行处理，以提高测试结果的可靠性。在对平均功率进行测试时，不同单位采用的测试要点存在较大差异，例如中国电信运营商设备在工作过程中，要求其平均功率保持在300 W左右，利用LTE载波信号辅助测量工作的进行，对测试用带宽进行控制，测试时间为2 h，以满足最终的测试要求。

2.5 电性能指标

除了上述提到的测试内容外，在对功率容量进行测试时，需要做好电性能相关参数的测试工作。在具体的测试过程中，需要明确不同单位采用的测试要点内容。以中国移动供应商为例，在对非TD系统的产品进行测试时，会采用4载波信号对运行情况进行测试，每段载波的测试功率为50 W，相邻载波之间的间隔在1 MHz左右，采集对应数据，进行后续的应用分析。如果检测内容为TD系统，则选择1.23 MHz的宽频调制信号作为测试的主体信号，采集对应的数据信息进行分析。完成数据采集后，需要对使用的设备电性能指标进行梳理，确定其工作状态的合理性，待满足要求后可以进行下一环节的数据分析。

3 射频无源器件功率测试时的注意事项

3.1 管控驻波情况

总结以往的测试经验可知，在对功率容量进行测试时，需要对系统大功率负载情况进行了解，结合衰减器的基础性能，对整个过程中的驻波情况进行梳理。如果系统测试期间的驻波内容相对较差或工作状态处于不稳定的情况，系统反射到被测设备中的功率会出现增加的情况。设备作业环境的平坦度会对加载情况产生影响，最终影响被测器件的功率参数。在对驻波情况进行管理时，需要对基础参数进行分析，确定驻波的合理应用范围，以完成驻波管控工作，使各项参数能够满足实际的应用需求，提高系统运行期间的可靠性和合理性。

3.2 功放预热及散热

在功率测试的环节中，功放预热处理和功放散热处理属于非常基础的处理内容，该内容是稳定系统工作状态的前提条件。在对功放预热进行处理时，需要稳定升温，使系统维持比较稳定的工作状态，确保系统增益效果的稳定性，使测试频率的应用效果处于比较稳定的应用状态[1]。

在功放散热处理的过程中，需要保持系统散热过程的稳定性，不能使用风扇辅助散热。在实际处理中，需要明确其他的应用条件，根据要求对待测样品进行散热处理，提高系统应用过程的可靠性。

3.3 多载波测试控制

在对多载波测试期间进行控制时，需要注意以下几点应用内容：第一，在具体的测试工作中，考虑到PA应用到测试中以后，其多载波的线性情况会处于较差的应用状态，为了确保测试结果的准确性，需要在原有基础上使用至少两台功放进行合路处理，借此提高系统运行过程的可靠性和稳定性。第二，对测试期间的差异性进行确定，在具体的测试过程中，需要对PAR的功放情况进行监测，如果存在功率不足的情况，在应用时会出现被压缩的情况，影响测试结果。在实际应用中需要重点关注以上内容，以提升测试结果的准确性和可靠性[2]。

3.4 做好功效保护工作

通过做好功效保护工作，能够营造稳定的测试状态，提升功效测试结果的可靠性和准确性。在具体的工作过程中，首先，对功放情况进行监测，如果存在功率不足的情况，需要对其及时进行调整，使其可以处于稳定的应用状态，提高测试过程的稳定性。其次，在对系统进行升功率处理时，应将功率调控在1 dB以内，使其能够沿着稳定上升的情况进行参数递增，并且将递增参数控制在合理范围内，提高系统运行过程的可靠性。最后，在停止测试工作时，需要先关闭功效，再进行其他应用操作，提升功效保护工作的应用效果。

4 结语

综上所述，射频无源器件功率容量的要求与工作信号制式、信源功率大小、峰均比以及所处海拔、温度等均紧密相关，在产品设计及功率测试时，需充分考虑影响功率容量的重要因素；功率容量准确的测量与测量方案的选择、测量环境、功放的线性和稳定度、负载的匹配度以及评判标准等紧密相关，测试时须使用正确的测试方法，并搭建合适的测试环境。