什么是负载牵引

在 RF（射频）工程领域，负载牵引是用于优化功率放大器性能的关键技术。通过改变呈现给被测设备 （DUT） 的负载阻抗并监控特定的性能参数，工程师可以在功率、效率和线性度之间实现所需的平衡。

什么是负载牵引？

负载牵引涉及系统地改变功率放大器看到的负载阻抗，并测量由此产生的性能指标（如输出功率、增益和效率）的变化。此方法有助于确定根据特定标准最大化性能的最佳负载条件。

为什么做负载牵引？

在 AB 类到 C 类放大器中，晶体管以小于 360 度的导通角工作，这意味着电流波形本质上是非正弦波的。这种非线性会导致谐波的产生，如果管理不当，会导致功率传输效率低下和信号失真。负载调谐的目标是确保放大器负载在基频处具有最佳阻抗，同时抑制高次谐波。

功率放大器中的负载网络有多种用途：

阻抗匹配：确保负载阻抗与放大器的输出阻抗最佳匹配，从而最大限度地提高功率传输。

谐波抑制：减少谐波对输出信号的影响，以保持信号的完整性和效率。

电源效率：通过最大限度地减少由于反射波和谐波含量引起的功率损耗来提高放大器的整体效率。

因此，负载网络的设计必须同时解决这些方面，这通常通过使用 LC 罐式电路来实现。

负载牵引测量的基本设置包括：

l用于驱动功率放大器的信号源。

l连接到放大器输出的可调谐负载阻抗网络。

l用于捕获输出功率、增益和效率的测量设备。

Load Pull 中的关键参数

最大输出功率（Pout）：负载牵引测量可以确定在不同负载阻抗下放大器的输出功率，并找到使输出功率最大化的最佳负载阻抗。

功率附加效率（PAE）：通过负载牵引测量，可以评估在不同负载条件下放大器的效率，并找到效率最高的负载阻抗。

增益：负载牵引测量有助于优化放大器的增益，通过匹配网络的设计，可以提高放大器的整体增益。

1dB压缩点：负载牵引测量可以确定放大器的1dB压缩点，即放大器输出功率下降1dB时的输入功率水平。

谐波失真：有源谐波负载牵引可以对功放的谐波特性进行评估测量，进而优化功放的功率效率等指标。

最优直流工作点：负载牵引系统可以准确确定功率放大器的最优直流工作点。    

最优线性和噪声匹配：负载牵引测量可以帮助确定最优的线性和噪声匹配点。

最佳功率匹配点：通过负载牵引测量，可以找到最佳功率匹配点，实现最大的功率传输和最高的效率。

负载牵引测量

负载牵引测量包括以下步骤：

1.设置配置：将功率放大器连接到能够改变 负载的调谐器.

2.阻抗扫描：改变负载阻抗。

3.数据采集：测量每个阻抗点的输出功率、增益和效率。

4.数据绘图：将收集的数据绘制在史密斯圆图上，以可视化性能等值线。

解释史密斯圆图上的负载牵引数据

史密斯圆图是用于表示复阻抗的极坐标图。负载牵引数据叠加在 Smith 图上，显示恒定性能指标的轮廓。需要关注的关键领域包括：

最大功率轮廓：指示放大器提供最大输出功率的阻抗点。

最大效率等值线：显示放大器以最高效率运行的阻抗点。

示例分析

考虑提供的图像中的史密斯圆图。该图表显示两个主要等值线：    

最大效率（红色轮廓）：这些等值线突出显示了放大器效率最大化的区域。工程师的目标是调整负载阻抗以与这些区域保持一致，以提高效率。

最大功率（蓝色轮廓）：此等值线表示实现最大输出功率的最佳负载阻抗。平衡这一点与效率至关重要，以便

史密斯圆图中的红点和蓝点表示在负载牵引测量期间测试的特定阻抗点。红色和蓝色等值线的重叠区域代表了功率和效率都得到优化的理想权衡点。

实际应用

负载牵引技术广泛用于各种应用的功率放大器的设计和优化，包括：

无线通信系统：确保高效而有力的信号传输。

雷达系统：优化放大器以产生高功率信号。

卫星通信：平衡功率和效率，以保持远距离信号完整性。