Load Pull을 이용한 증폭기 특성분석

목표

장치 부하가 50Ω 미만인 전력 증폭기를 설계한다고 가정해봅시다. 그런데 목표 환경은 일반적으로 50 Ω이라고 한다면 적절한 매칭 네트워크가 필요합니다. 이러한 상황에서 증폭기의 성능은 부하 임피던스에 크게 좌우됩니다. 다양한 소스와 부하 임피던스를 사용하여 증폭기를 특성화하고, 게인, 출력 전력(Pout), 전력 부가 효율(PAE)을 위해 증폭기를 최적화하면, 적절한 매칭 네트워크를 설계하는 데 도움이 됩니다. 증폭기는 일반적으로 최상의 효율을 위해 Compression에 가깝게 작동합니다. 기존의 작은 신호 S 파라미터는 테스트 대상 장치(Device Under TEst, DUT)를 적절하게 설명하지 못했습니다. DUT의 비선형 동작을 특성화하려면 50Ω 매칭 없이 대신호여기(large-signal excitation) 및 부하 임피던스가 필요합니다. 벡터 파동량(a1, b1, a2, b2)은 DUT 동작을 설명하고 증폭기 모델 생성 및 검증을 허용합니다.

T&M 솔루션

Load Pull은 증폭기에 작용하는 임피던스의 유연한 변화에 의존합니다. 측정 중에 수정되어야 하는 주요 파라미터는 주파수, 레벨, 바이어스 전압이 아니라, 기본 주파수 및 고조파 주파수에서 DUT 입력 및 출력에 표시되는 임피던스입니다. 부하 임피던스에 다양성을 제공하는 기능으로서 Load Pull은 DUT 특성화를 허용합니다.

오늘날 Load Pull 측정 셋업은 R&S®ZNA와 같은 벡터 네트워크 분석기(Vector Network Analyzer, VNA)와 소스 및 부하 임피던스 튜너를 일반적으로 포함합니다. VNA에서 직접 수신기 액세스를 사용하면 외부 저손실 커플러를 통해 DUT로 입력 및 출력되는 a 및 b 파동의 벡터를 측정할 수 있습니다. VNA는 DUT 기준면에서 교정을 허용하여, a 및 b 파동량 측정에 대하여 최고 수준의 안정성과 정확성을 보장합니다.

애플리케이션

증폭기의 입력 및 출력에 대한 반사 계수, 입력 전력, 출력 전력, 게인, 효율, 전력 부가 효율 등 관련된 모든 파라미터 값은 측정된 파동량(증폭 및 위상)에서 도출될 수 있습니다. 또한, 셋업을 통해 튜너를 분석하고 DUT에 표시된 개별 임피던스를 정확하게 측정 및 제어할 수 있습니다.

셋업은 능독적인 Load Pull 또는 하이브리드 Load Pull 시스템 중 하나로 개선되거나, 능동 및 수동 Load Pull 조합으로 강화될 수 있습니다. 시스템을 변경하면 별도의 위상 동기 신호 주입을 통해 DUT 기준면에서 이용 가능한 튜닝 범위를 확장할 수 있습니다. 또한, 광범위한 임피던스에서 로우 임피던스 장치를 특성화할 수 있습니다. 이 방식은 강화된 장치 특성화와 복잡한 DUT 모델 추출을 위해 고조파 Load Pull이 필요한 경우에도 사용됩니다.

지원되는 신호 유형에는 종종 CW 및 펄스성 CW가 포함됩니다. 펄스성 신호는 테스트 중 장치의 자체 발열로 인한 온도 변화를 피하기 위해 로-다이(raw-die) 및 온-웨이퍼(on-wafer) 측정에 필수적입니다.

로데슈바르즈는 업계 선두 주자인 Focus Microwaves 및 Maury Microwave와 파트너십을 체결하고 부하 풀 시스템 턴키 솔루션을 제공하고 있습니다.

다음 내용도 참조하시기 바랍니다. www.rohde-schwarz.com/product/zna