[发明专利]一种低射频阻抗测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及射频类，尤其是涉及一种低射频阻抗测量装置。

背景技术

在开发射频功率放大器过程中，为了减少需要在实际微带电路板上的调试量，常应用仿 真软件来优化设计射频功率放大器匹配电路，使外部系统阻抗50Ω经微带匹配电路变换后在 功率晶体管端面得到的阻抗尽量接近功率晶体管模型推导出的目标阻抗，把仿真给出的理论 预期结果作为希望实际电路实现达到的终极目标。然而，由于功率晶体管模型固有的误差、 仿真软件算法误差以及仿真电路模型与实际电路实现之间的差异，现实情况是新设计的射频 功率放大器总是需要一定的电路参数调整才能达到接近理论预期的结果，而调试后是否已确 实达到足够接近实际功率晶体管的性能极限仍然是未知的，这对于指标余量小的场合是不能 令人满意的。

对一个射频功率放大器进行测量获得的结果反映的是功率晶体管与匹配电路共同作用的 总效果，如果测量结果不达标，是很难从测量结果中判别问题是出在功率晶体管本身模型的 误差还是出在匹配电路的匹配误差的；另一方面，匹配电路是以微带做为电路实现的方式， 微带电路本身的调试手段如贴铜箔、贴电容、割微带、变换电容值都不是高效的操作，因此 实际调试能够进行的这些尝试数量很有限，还极易出现无效的往复，结果导致无法获知功率 晶体管的实测性能全貌、无法准确判断当前调试取得的性能水平离管子性能极限的差距，因 而微带匹配电路参数调整在实际操作起来非常费时、低效。

根据功率放大器的负载线理论，功率放大器的性能与功率晶体管所看到的阻抗有一一对 应的关系，因此只要能实际测出功率晶体管所看到的阻抗，那么就很容易从测量结果中分离 出匹配电路误差与功率晶体管模型误差各自的效果，为准确定位故障根源、判别调试效果及 确定电路调试方法提供可靠的数据支持，从而大幅度提高调试效率。

相对于常见测试系统的参考阻抗50Ω，与大功率功率晶体管相关联的阻抗水平是很低的 。对常用的封装大功率晶体管，器件厂商已将部分匹配电路做到封装内部从而将封装端面的 阻抗提高到1Ω量级以减小外匹配电路设计的困难。尽管这样，1Ω量级阻抗在50Ω系统下对 应的电压驻波比为50∶1，如此高驻波的测量精度以及由高驻波换算出来的阻抗精度都是很差 的。

本专利所提出装置的目标就是解决使用矢量网络分析仪测量1Ω量级低射频阻抗面临的 精度问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种测量1Ω量级低射频阻抗时能提高测量精度的低射频阻抗测量 装置。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种低射频阻抗测量装置，在被测低射 频阻抗电路与矢量网络分析仪的同轴测试口之间依次连接第一阻抗变换微带线、第二阻抗变 换微带线以及同轴过渡微带线，在第二阻抗变换微带线端面上矢量网络分析仪测得的阻抗( Z_LM)与被测低射频阻抗电路的阻抗之间存在关系式：其中，Z_L为被测低射 频阻抗电路的阻抗，Z₀₁为第一阻抗变换微带线的特性阻抗，Z02为第二阻抗变换微带线的特 性阻抗，Z₀₂∶Z₀₁的比值大于1。

所述第一阻抗变换微带线的线宽为功率晶体管的引线宽度。

所述同轴测试口与同轴过渡微带线引入的测试误差由微带校准件消除，所述微带校准件 由三个同轴-微带过渡连接器和微带校准件电路板构成，其中第一同轴-微带过渡连接器与 第一个50Ω终端开路微带线一起构成Open校准件，第二同轴-微带过渡连接器与50Ω终端短 路微带线一起构成Short校准件，第三同轴-微带过渡连接器与第二个50Ω终端开路微带线 和两个100Ω接地表面安装电阻一起构成Load校准件，表面安装电阻的接地由微带校准件电 路板上的6个金属化过孔来实现。

所述第一阻抗变换微带线为90o阻抗变换线；第二阻抗变换微带线为90o阻抗变换线。

所述同轴过渡微带线为50Ω微带线。

所述同轴测试口为50Ω同轴测试口。

本发明为了消除直接用50Ω测试系统测量1Ω量级阻抗存在的巨大测量误差，在被测低 射频阻抗电路(如图1中输出匹配电路，即为低射频阻抗微带电路)端面附加两节四分之一 波长阻抗变换微带线(即称之为90o阻抗变换线)将被测阻抗提高到更高的阻抗水平进行测 量，其测量原理如图1所示。