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

負(fù)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(zhǔn)確地測(cè)量出器件在大信號(hào)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(shè)計(jì)優(yōu)化提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

什么是負(fù)載牽引？

RF功放在大信號(hào)工作時(shí)，最佳負(fù)載阻抗會(huì)隨著輸入信號(hào)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(duì)不同的輸入功率，每給定一個(gè)輸入功率，畫(huà)出在不同負(fù)載阻抗時(shí)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(shí)的最佳負(fù)載阻抗，這種方法稱(chēng)為負(fù)載牽引（Load-Pull）。

負(fù)載牽引系統(tǒng)是改變射頻微波器件輸入源阻抗和輸出負(fù)載阻抗的阻抗?fàn)恳到y(tǒng)，它可以測(cè)量出射頻微波器件及功率芯片在不同源阻抗及負(fù)載阻抗下的各種工作參數(shù)，典型的被測(cè)件是功率晶體管、MMIC 及放大器。對(duì)于功率晶體管器件，可以測(cè)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(fù)載端的最佳阻抗匹配參數(shù)，從而優(yōu)化放大器的設(shè)計(jì)性能及提高設(shè)計(jì)效率。

一、標(biāo)量負(fù)載牽引系統(tǒng)

負(fù)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(fù)載牽引系統(tǒng)都是使用兩個(gè) Tuner 配合信號(hào)源、功率計(jì)、頻譜儀、網(wǎng)絡(luò)分析儀及一些測(cè)試附件，其中網(wǎng)絡(luò)分析儀只是用來(lái)完成對(duì) Tuner 和系統(tǒng)附件 ( 包括夾具 ) 的校準(zhǔn)，測(cè)量時(shí)不再使用網(wǎng)絡(luò)分析儀，圖 1 所示為典型負(fù)載牽引系統(tǒng)架構(gòu)，這種系統(tǒng)配置仍然被很多客戶(hù)使用，該系統(tǒng)也被稱(chēng)之為標(biāo)量負(fù)載牽引系統(tǒng)。

測(cè)量參數(shù)包括：Pin，Pout, Gain, PAE 等

主要優(yōu)勢(shì)：成本低

圖 1：典型負(fù)載牽引系統(tǒng)架構(gòu)

二、矢量負(fù)載牽引系統(tǒng)

隨著高端網(wǎng)絡(luò)分析儀的普及，當(dāng)前很多客戶(hù)是基于 VNA 矢量接收機(jī)外加雙定向耦合器及兩臺(tái)Tuner 實(shí)現(xiàn)矢量負(fù)載牽引測(cè)量，我們稱(chēng)之為矢量負(fù)載牽引系統(tǒng)，同時(shí)也稱(chēng) LP-Wave 負(fù)載牽引系統(tǒng)。

矢量負(fù)載牽引系統(tǒng)是基于 VNA 的一種新穎的測(cè)量方法，與傳統(tǒng)負(fù)載牽引測(cè)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(gè)低損耗的雙定向耦合器，從而可以測(cè)量被測(cè)件的入射波、反射波和輸出波，通常稱(chēng)之 A1、B1、A2 和 B2（見(jiàn)圖2）。基于 A1、B1、A2 和 B2 參數(shù)，不僅可以非常方便地計(jì)算出被測(cè)件的 ΓS 和 ΓL、 真正的 PAE、AM-PM，和擴(kuò)展為混合型負(fù)載牽引系統(tǒng)提高反射系數(shù)，而且還可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)負(fù)載線、電壓電流時(shí)域波形的測(cè)量及生成非線性大信號(hào)模型。

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

主要優(yōu)勢(shì):

1.基于 VNA 的矢量接收機(jī)模式，實(shí)時(shí)測(cè)量 A1、B1、A2和 B2 波?？梢跃_計(jì)算出 ΓS、ΓL、PAE 及 AM-PM 等參數(shù)。

2.測(cè)試精度高。第一，高端 VNA 相對(duì)于功率計(jì)有非常高的動(dòng)態(tài)范圍；第二，高端 VNA 不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)外圍所有測(cè)試附件的校準(zhǔn)工作，并且支持基于失配誤差修正的功率校準(zhǔn)技術(shù)；第三，阻抗的精度不是取決于機(jī)械 Tuner的校準(zhǔn)精度，而是取決于網(wǎng)絡(luò)儀四個(gè)接收機(jī)的實(shí)時(shí)測(cè)量精度。

3.維護(hù)成本低。簡(jiǎn)化的測(cè)試系統(tǒng)省去了額外的測(cè)試儀表，并且使得校準(zhǔn)及測(cè)試工作異常簡(jiǎn)單，從而降低系統(tǒng)維護(hù)成本。

4.同時(shí)支持負(fù)載牽引測(cè)試和S參數(shù)測(cè)試

5.支持升級(jí)到時(shí)域和混合型負(fù)載牽引測(cè)試系統(tǒng)

6.測(cè)試速度快。兩個(gè)原因，一是 Focus 公司的所有自動(dòng)化 Tuner 都是支持 iTuner 技術(shù)，并且每個(gè) Tuner 內(nèi)置微處理器及命令語(yǔ)言；二是高端 VNA 代替了傳統(tǒng)負(fù)載牽引系統(tǒng)里使用的信號(hào)源、功率計(jì)、頻譜儀等儀表，使得測(cè)試系統(tǒng)架構(gòu)簡(jiǎn)化。

圖2：矢量負(fù)載牽引系統(tǒng)架構(gòu)