由于通信制式越來越復雜，對放大器的線性度和效率要求越來越高。由于放大器的效率和線性度是個永恒的矛盾，所以如何平衡這樣的矛盾達到系統(tǒng)設計的最優(yōu)就是一個需要解決的難題。此時需要通過調(diào)節(jié)輸入和輸出端的阻抗，也就是負載牽引(Load-Pull)原理來改善增益壓縮點，從而降低諧波的非線性失真，模擬功放的最大輸出功率負載點，然后實現(xiàn)高轉(zhuǎn)換效率、高輸出功率，高線性功放等目的。

負載牽引方法可以找到讓有源器件輸出功率最大的輸入、輸出匹配阻抗。同理也可以得到讓功率管效率最高的匹配阻抗。這種方法可以準確地測量出器件在大信號條件下的最優(yōu)性能，反映出器件輸入、輸出阻抗隨頻率和輸入功率變化的特性，為器件和電路的設計優(yōu)化提供了堅實的基礎。

什么是負載牽引？

RF功放在大信號工作時，最佳負載阻抗會隨著輸入信號功率的增加而跟著改變，所以我們必須在史密斯圓圖上(Smith chart)上，針對不同的輸入功率，每給定一個輸入功率，畫出在不同負載阻抗時的等輸出功率曲線(Power contours)，從而幫助我們找出最大輸出功率時的最佳負載阻抗，這種方法稱為負載牽引（Load-Pull）。

負載牽引系統(tǒng)是改變射頻微波器件輸入源阻抗和輸出負載阻抗的阻抗牽引系統(tǒng)，它可以測量出射頻微波器件及功率芯片在不同源阻抗及負載阻抗下的各種工作參數(shù)，典型的被測件是功率晶體管、MMIC 及放大器。對于功率晶體管器件，可以測量出在最大輸出功率、最佳功率附加效率或最佳線性特性下的源端和負載端的最佳阻抗匹配參數(shù)，從而優(yōu)化放大器的設計性能及提高設計效率。

一、標量負載牽引系統(tǒng)

負載牽引系統(tǒng)已經(jīng)被業(yè)界廣泛使用 30 多年，大多數(shù)負載牽引系統(tǒng)都是使用兩個 Tuner 配合信號源、功率計、頻譜儀、網(wǎng)絡分析儀及一些測試附件，其中網(wǎng)絡分析儀只是用來完成對 Tuner 和系統(tǒng)附件 ( 包括夾具 ) 的校準，測量時不再使用網(wǎng)絡分析儀，圖 1 所示為典型負載牽引系統(tǒng)架構，這種系統(tǒng)配置仍然被很多客戶使用，該系統(tǒng)也被稱之為標量負載牽引系統(tǒng)。

測量參數(shù)包括：Pin，Pout, Gain, PAE 等

主要優(yōu)勢：成本低

圖 1：典型負載牽引系統(tǒng)架構

二、矢量負載牽引系統(tǒng)

隨著高端網(wǎng)絡分析儀的普及，當前很多客戶是基于 VNA 矢量接收機外加雙定向耦合器及兩臺Tuner 實現(xiàn)矢量負載牽引測量，我們稱之為矢量負載牽引系統(tǒng)，同時也稱 LP-Wave 負載牽引系統(tǒng)。

矢量負載牽引系統(tǒng)是基于 VNA 的一種新穎的測量方法，與傳統(tǒng)負載牽引測試系統(tǒng)不同的是在輸入 Tuner 的后面和輸出 Tuner的前面增加了兩個低損耗的雙定向耦合器，從而可以測量被測件的入射波、反射波和輸出波，通常稱之 A1、B1、A2 和 B2（見圖2）?；?A1、B1、A2 和 B2 參數(shù)，不僅可以非常方便地計算出被測件的 ΓS 和 ΓL、 真正的 PAE、AM-PM，和擴展為混合型負載牽引系統(tǒng)提高反射系數(shù)，而且還可以實現(xiàn)動態(tài)負載線、電壓電流時域波形的測量及生成非線性大信號模型。

測量參數(shù)包括: Pin, Pout, Gain, PAE , Gamma-In/Out of DUT

主要優(yōu)勢:

1.基于 VNA 的矢量接收機模式，實時測量 A1、B1、A2和 B2 波?？梢跃_計算出 ΓS、ΓL、PAE 及 AM-PM 等參數(shù)。

2.測試精度高。第一，高端 VNA 相對于功率計有非常高的動態(tài)范圍；第二，高端 VNA 不僅可以實現(xiàn)對外圍所有測試附件的校準工作，并且支持基于失配誤差修正的功率校準技術；第三，阻抗的精度不是取決于機械 Tuner的校準精度，而是取決于網(wǎng)絡儀四個接收機的實時測量精度。

3.維護成本低。簡化的測試系統(tǒng)省去了額外的測試儀表，并且使得校準及測試工作異常簡單，從而降低系統(tǒng)維護成本。

4.同時支持負載牽引測試和S參數(shù)測試

5.支持升級到時域和混合型負載牽引測試系統(tǒng)

6.測試速度快。兩個原因，一是 Focus 公司的所有自動化 Tuner 都是支持 iTuner 技術，并且每個 Tuner 內(nèi)置微處理器及命令語言；二是高端 VNA 代替了傳統(tǒng)負載牽引系統(tǒng)里使用的信號源、功率計、頻譜儀等儀表，使得測試系統(tǒng)架構簡化。

圖2：矢量負載牽引系統(tǒng)架構