[发明专利]用于确定非线性特性的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于确定被测设备例如射频(RF)或微波设备的非线性特性的方法和装置。

背景技术

远程通信或者其它RF或微波设备已经被公众广泛使用。这些设备包括诸如混频器、低噪声放大器、功率放大器之类的这类RF或微波部件。这类部件的设计引起很大问题并且需要重复设计几次，主要的原因是使用的RF模型的有限准确度，尤其是关于其非线性特性的描述。

传统模型是基于小信号测量的。散射(S)和导纳(Y)参数已证明可以描述输入和输出频率相同的线性网络的特性。然而，如果在非线性(大信号)操作中使用这类模型，则可料想它们无法总能良好地描述被测设备(例如RF功率晶体管)的硬非线性特性。为了描述非线性网络的特性，传统手段已经归纳成关于在不同频率下的激励和响应信号的变换矩阵。例如在A.Cidronali等人发表于IEEE MTT-SDigest，pp 777-780，2003上的“Extraction of ConversionMatrices for P-HEMTs based on Vectorial Large-SignalMeasurements”以及Dylan F.Williams等人发表于IEEETransaction on Microwave Theory and Techniques，Vol.53，No.1，pp 314-321，January 2005上的“Scattering-Parameter Models andRepresentations for Microwave Mixers”描述了这种手段。

虽然上述手段可能具有实际价值，但当激励和响应信号的频率不相同时，变换矩阵元的相位不再是不变量。另外，变换矩阵元的线性化忽视了被测设备的特性的固有的非线性，并且使得该手段不适用于精确的设备表征。

发明内容

本发明的目的是提供用于确定被测设备的非线性特性的方法和装置，通过所述方法和装置可以更准确地描述、建模和理解非线性的特性。上述目的通过如权利要求1所定义的方法和如权利要求9所定义的装置来达到。

相应地，提出的校准(calibration)、修正(correction)和提取(extraction)提供了所提取的参数在大范围的操作条件下有效的优点，而不是示出在特定操作点处的线性化变换系数，这使得所提取的参数更适合于描述非线性特性。

所述修正优选地可用于对在测试信号的信号源和用于测量的测量设备中的至少一个中产生的谐波进行修正。因此可以实现有效率的修正。

另外，可以通过对在不同负载条件和不同调谐器设置的至少一个下所测量的谐波进行分析来执行所述修正。这提供了对确定需要的修正的直接途径。特别是，所述修正可以基于在正向和反向信号源的至少一个中以及测量设备的至少一个中的散射参数S₂₁₁和S₂₁₁₁中的至少一个。可以通过执行还基于从信号源的散射参数S₂₁₂和S₂₂₂中选出的至少一个附加参数的修正来改善性能。

可以使用最小二乘残差拟合从超定方程组中提取修正参数。类似地，可以使用最小二乘残差拟合从超定方程组中提取期望的非线性设备的散射或导纳参数。

作为可选扩展，可以配置信号发生装置以向设备供给不同激励频率下的测试信号，其中提供混频器装置以产生供给参考接收器的具有和频或差频的参考信号，以及其中配置校准、修正和提取装置以确定设备对于多个非谐波相关的激励频率的非线性特性。

附图说明

现在将参照附图根据优选实施例描述本发明，其中：

图1示出根据优选实施例的装置的示意性框图；

图2示出根据优选实施例的用于被测设备与网络分析器之间的连接的误差模型；

图3示出用于根据优选实施例的装置的调谐装置；

图4示出以根据优选实施例的方法相对于频率而确定的Y参数的绝对值的示图；和

图5示出以根据优选实施例的方法相对于频率而确定的S参数的绝对值的示图。

具体实施方式

下面将结合四采样器网络分析器描述优选实施例。

图1示出根据优选实施例的用来确定或描述RF和微波设备的非线性特性所需的装置。

在优选实施例中，根据伏尔泰拉理论按照(一般化的)S参数得出如下述方程所表示的进入被测设备(DUT)40的信号和从DUT 40发出的信号之间的关系：

b_i＝S_ija_j