有源RF和FEM的第二個(gè)關(guān)鍵屬性是諧波行為。諧波行為由非線性器件引起，會(huì)導(dǎo)致在比發(fā)射頻率高數(shù)倍的頻率下產(chǎn)生輸出功率。由于許多無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)對(duì)帶外輻射進(jìn)行了嚴(yán)格的規(guī)定，所以工程師會(huì)通過(guò)測(cè)量諧波來(lái)評(píng)估RF或FEM是否違反了這些輻射要求。
測(cè)量諧波功率的具體方法通常取決于RF的預(yù)期用途。對(duì)于通用RF等器件備來(lái)說(shuō)，諧波測(cè)量需要使用連續(xù)波信號(hào)來(lái)激勵(lì)DUT，并測(cè)量所生成的不同頻率的諧波的功率。相反，在測(cè)試無(wú)線手機(jī)或基站RF時(shí)，諧波測(cè)量一般需要調(diào)制激勵(lì)信號(hào)。另外，測(cè)量諧波功率通常需要特別注意信號(hào)的帶寬特性。
使用連續(xù)波激勵(lì)測(cè)量諧波
使用連續(xù)波激勵(lì)測(cè)量諧波需要使用信號(hào)發(fā)生器和信號(hào)分析儀。對(duì)于激勵(lì)信號(hào)，需要使用信號(hào)發(fā)生器生成具有所需輸出功率和頻率的連續(xù)波。信號(hào)發(fā)生器生成激勵(lì)信號(hào)后，信號(hào)分析儀在數(shù)倍于輸入頻率的頻率下測(cè)量輸出功率。常見(jiàn)的諧波測(cè)量有三次諧波和五次諧波，分別在3倍和5倍的激勵(lì)頻率下進(jìn)行測(cè)量。
RF信號(hào)分析儀提供了多種測(cè)量方法來(lái)測(cè)量諧波的輸出功率。一個(gè)直截了當(dāng)?shù)姆椒ㄊ菍⒎治鰞x調(diào)至諧波的預(yù)期頻率，并進(jìn)行峰值搜索以找到諧波。例如，如果要測(cè)量生成1GHz信號(hào)時(shí)的PA三次諧波，則三次諧波的頻率就是3GHz。
測(cè)量諧波功率的另一種方法是使用信號(hào)分析儀的零展頻（zero span）模式在時(shí)域中進(jìn)行測(cè)量。配置為零展頻模式的信號(hào)分析儀可以有效地進(jìn)行一系列功率帶內(nèi)測(cè)量，并將結(jié)果以時(shí)間的函數(shù)形式表現(xiàn)出來(lái)。在此模式下，可以在時(shí)域上測(cè)量選通窗口中不同頻率的功率，并使用信號(hào)分析儀內(nèi)置的取平均功能進(jìn)行計(jì)算。
使用調(diào)制激勵(lì)的諧波
實(shí)際上，許多PA被用來(lái)放大調(diào)制信號(hào)，而且這些PA的諧波性能需要調(diào)制激勵(lì)。與使用連續(xù)波類似，通常在接近設(shè)備飽和點(diǎn)的功率電平下，將已知功率激勵(lì)信號(hào)發(fā)送到PA的輸入端。
測(cè)量諧波輸出功率時(shí)，工程師通常會(huì)根據(jù)測(cè)量時(shí)間和所需的準(zhǔn)確度等不同限制條件而采用圖通方法。
實(shí)際上，3GPP LTE和IEEE 802.11ac等無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)并沒(méi)有對(duì)諧波的要求進(jìn)行具體的規(guī)定，而是規(guī)定了在一定頻率范圍內(nèi)最大雜散輻射要求。例如，3GPP LTE規(guī)定LTE發(fā)射器在超過(guò)1GHz的頻率下，在1MHz的帶寬內(nèi)不能發(fā)射超過(guò)-30dBm的功率。在這種情況下，驗(yàn)證PA是否會(huì)導(dǎo)致發(fā)射器超出此限制需要工程師在1 MHz帶寬下測(cè)量不同諧波頻率下的輻射。
實(shí)際上，工程師們采用了一系列方法來(lái)確保PA不會(huì)違反雜散輻射要求。在研發(fā)或特性分析實(shí)驗(yàn)室中，工程師通常會(huì)使用頻譜信號(hào)分析儀或是矢量信號(hào)分析儀直接測(cè)量雜散輻射。然而，在制造環(huán)境中，由于測(cè)試時(shí)間至關(guān)重要，工程師通常直接測(cè)量諧波功率并使用統(tǒng)計(jì)相關(guān)性來(lái)預(yù)測(cè)PA是否違反雜散輻射要求。
測(cè)量調(diào)制信號(hào)的諧波需要仔細(xì)注意測(cè)量帶寬，因?yàn)橹C波所需的測(cè)量帶寬因不同階次的諧波而異。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)測(cè)試需要N MHz測(cè)量帶寬的PA的輸出諧波時(shí)，三次諧波的測(cè)量帶寬必須為3 * N MHz，而五次諧波的測(cè)量帶寬必須為5 * N MHz。例如，圖16展示了諧波的帶寬隨著諧波階次的增加而增加。
諧波的帶寬
