关于1dB增益压缩点的基本测试方法分享
test card
今天要给大家分享的是关于1db增益压缩点的基本测试方法，众所周知，现代矢量网络分析仪往往具有功率扫描的功能，可以非常方便地测出1db增益压缩点。不过今天介绍的是基于频谱仪的手动测试方法，这也是非常流行的测试方法。
图1给出了使用频谱仪测试p1db的连接示意图，其整体思路是：信号源从输出小功率开始，以合适的步进逐步递增，同时记录每一次调整功率时频谱仪的测试结果，将频谱仪测得的功率减去信号源设置的功率作为dut的测试增益，当测试增益降低1db时，便可以确定p1db.
图1. p1db测试连接示意图
具体操作步骤如下：
**step 1. **按照图1方式进行测试组网，衰减器是否需要取决于dut本身的输出功率，而且选择时也要考虑功率容量是否满足要求。如果dut输入、输出vswr不好，可以考虑在前后各引入一个衰减器。
**step 2. **信号源输出一个较小的功率，确保dut工作在近似线性区域，此时要保证信号源的射频开关没有打开。
**step 3. **确保整个链路功率满足安全条件下，打开dut和信号源输出开关，并记录此时信号源的设置功率和频谱仪测得的功率，即(pin, pout)，并计算测试增益(pout-pin)。
**step 4. **以一定的步进逐步增大信号源的输出功率，记录相应的功率值，并计算各个测试增益。p1db的确定需要一个迭代过程，在迭代初期，功率步进可以设置大一些，这属于粗调。到了迭代后期，功率步进可以小一些，进入细调阶段。
不断调整信号源输出功率，直到测试增益与初始测试增益相差1db，这表明dut已经压缩，并且当前增益比线性增益低了1db。
**step 5. **虽然上一步已经达到1db增益压缩状态，但是信号源设置功率和频谱仪测得功率还不是p1db对应的输入和输出功率，因为链路上还有线缆等附件的影响。
去掉放大器，直接使用频谱仪测试放大器输入侧的功率即为p1db,in，频谱仪测得的功率补偿dut输出端的链路损耗即为p1db,out。
以上就是基于频谱仪测试p1db的具体步骤。下面思考一个问题，测试之前是否需要按照图2方式进行功率标定？
图2. 激励信号功率校准示意图
可以做功率标定，但不是必须的，不进行功率标定也能得到准确的测试结果。
功率标定主要用于确定信号源输出经线缆等附件后的功率，确保馈入dut的功率是精确已知的。如果不进行功率标定，如何保证测试结果呢？
假设信号源的输出功率线性度是非常好的，即不管信号源输出多少功率，设定值与实际输出值之间的偏差是固定的，下面用poffset表示。
第1次测试时，信号源输出功率为pin,1，则dut输出功率为
pout,1 = pin,1 + poffset - lin + g1 - lout
式中，lin 和lout分别表示dut前后的损耗，g1表示在当前激励功率下的增益。
实操时将按照如下公式确定dut增益。
gdut,1 = pout,1 -pin,1 ~~ = poffset - lin + g1 - lout~~
类似地，第n次测试时，信号源输出功率为pin,n，则dut输出功率为
pout,n = pin,n + poffset - lin + gn - lout~~
式中，gn表示在当前激励功率下的增益。
第n次测试得到的增益为
gdut,n ~ ~ = pout,n - pin,n = poffset - lin + gn - lout
将第1次和第n次的增益测试结果相减可得
gdut,1 - gdut,n = g1-gn
上式表明dut实际增益的变化，与实操时计算的测试增益变化是一致的，因此，即使不进行功率校准，依然可以准确确定dut的1db增益压缩点。
值得一提的是，以上推导是基于信号源输出功率线性度非常好的前提假设。幸运的是，大部分商用信号源的功率线性度都是不错的。
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图1给出了使用频谱仪测试p1db的连接示意图，其整体思路是：信号源从输出小功率开始，以合适的步进逐步递增，同时记录每一次调整功率时频谱仪的测试结果，将频谱仪测得的功率减去信号源设置的功率作为dut的测试增益，当测试增益降低1db时，便可以确定p1db.
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**step 2. **信号源输出一个较小的功率，确保dut工作在近似线性区域，此时要保证信号源的射频开关没有打开。
**step 3. **确保整个链路功率满足安全条件下，打开dut和信号源输出开关，并记录此时信号源的设置功率和频谱仪测得的功率，即(pin, pout)，并计算测试增益(pout-pin)。
**step 4. **以一定的步进逐步增大信号源的输出功率，记录相应的功率值，并计算各个测试增益。p1db的确定需要一个迭代过程，在迭代初期，功率步进可以设置大一些，这属于粗调。到了迭代后期，功率步进可以小一些，进入细调阶段。
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**step 5. **虽然上一步已经达到1db增益压缩状态，但是信号源设置功率和频谱仪测得功率还不是p1db对应的输入和输出功率，因为链路上还有线缆等附件的影响。
去掉放大器，直接使用频谱仪测试放大器输入侧的功率即为p1db,in，频谱仪测得的功率补偿dut输出端的链路损耗即为p1db,out。
以上就是基于频谱仪测试p1db的具体步骤。下面思考一个问题，测试之前是否需要按照图2方式进行功率标定？
图2. 激励信号功率校准示意图
可以做功率标定，但不是必须的，不进行功率标定也能得到准确的测试结果。
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pout,1 = pin,1 + poffset - lin + g1 - lout
式中，lin 和lout分别表示dut前后的损耗，g1表示在当前激励功率下的增益。
实操时将按照如下公式确定dut增益。
gdut,1 = pout,1 -pin,1 ~~ = poffset - lin + g1 - lout~~
类似地，第n次测试时，信号源输出功率为pin,n，则dut输出功率为
pout,n = pin,n + poffset - lin + gn - lout~~
式中，gn表示在当前激励功率下的增益。
第n次测试得到的增益为
gdut,n ~ ~ = pout,n - pin,n = poffset - lin + gn - lout
将第1次和第n次的增益测试结果相减可得
gdut,1 - gdut,n = g1-gn
上式表明dut实际增益的变化，与实操时计算的测试增益变化是一致的，因此，即使不进行功率校准，依然可以准确确定dut的1db增益压缩点。
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