一、关键技术指标

功率放大器的关键技术指标包括功率、效率、线性度等，各指标往往无法同时达到最佳，需要在设计过程中根据实际需求进行折中。

（一）功率

1、输出功率

功放输出功率常用饱和输出功率或1dB压缩点来描述。当输入功率较小时，功放处于线性工作区，输出功率随着输入功率的增大而线性增大。输入功率增加到一定程度时，非线性效应加强，功放增益开始下降。将功放增益相比线性增益下降1dB 时的输出功率定义为功放1dB 增益压缩点。随着输入功率的进一步增大，功率放大器工作在饱和区，输出功率保持稳定而不随输入功率增大继续增大，此时的输出功率定义为饱和输出功率。

2~18GHz 的5通道接收前端采用模块化设计思路将接收前端分为微波接收模块、频率源模块以及中频和控制三模块。微波接收模块负责将接收信号变频以得到所需的中频信号；频率源模块负责提供微波接收模块两次变频所需的本振信号；中频和控制模块负责对中频信号进行滤波、放大和增益控制。为了保证5 个通道间的一致性，采用完全相同的链路结构和器件型号，并在输入端级联限幅器来保证输入1W 信号不损坏的要求。由于该接收前端工作频段宽，覆盖多个倍频程，若一次变频得到中频频率，镜像频率范围为4.4~20.4GHz，与接收频率范围有不少重合，无法通过滤波器滤除，为了能够对接收的2~18GHz 信号进行鉴频，必须采用两次变频方案，来保证本振信号与接收信号的一一对应，因此系统采用两次变频超外差式结构。为了减小镜频信号对系统的影响，第一次变频采用高中频方案，将2~18GHz输入信号与24.25~40.25GHz 高本振信号混频，得到22.25±0.25GHz 高中频信号，镜频信号频率在46.5~62.5GHz 范围，远离接收频段2~18GHz，对于前端天线和限幅器来说已经超出其工作频率，呈现阻态，因此在接收链路中不必额外增加镜频抑制滤波器。针对90dB 输入大动态范围难题，本设计采用自动增益控制（AGC）技术，通过“耦合+检波+可控增益”结构，设置合适的功率门限，在不同功率范围的信号输入时提供不同大小的增益，既能保证小信号输入时的噪声系数，又能避免大信号输入时系统阻塞。为了实现系统要求的10MHz 的扫频步进，高本振信号采用同样的10MHz 步进进行扫频，将高中频信号固定在22~22.5GHz 范围内，方便后级滤波处理。由于本振一要实现10MHz 步进扫频且覆盖24.25~40.25GHz 如此宽的频带，采用直接模拟频率合成代价太大，而直接数字频率合成又无法输出很高的频率，因此本振信号拟采用锁相环技术来实现。

整体系统框图如下：

矢量扫频仪是一种广泛应用于微波测量领域的仪器，可以说是微波电子电路器件设计的万用表。传统的矢量扫频仪存在体积大、质量重、价格昂贵以及普适性差等一系列问题。本文介绍了一种2-18GHz超宽带便携式简易矢量扫频仪射频前端。典型发射功率为12.5dBm，定标输出功率典型功率值为7dBm，-40dBm输入功率下测量输出典型功率值为-9dBm，空间泄露功率小于-70dBm。

一、系统任务指标

其可用于调试各种射频电路，例如用滤波器、放大分路/合路器；外接适当的定向耦合器或驻波电桥，能够测试（S11–>）输入输出阻抗；利用其接收机，还可以探测设备各级的信号幅度。

此项目工作可分为两大部分，即上下变频通道设计和功放测试系统的搭建。

（1）81~86 GHz上下变频通道设计

均采用一次变频的超外差结构，本振采用外部信号源供给。对上下变频通道采用模块化设计。上变频通道包含本振倍频模块、上混频模块、驱动放大模块以及功率放大模块，整个上变频通道可以提供超过30 dB 的可变增益，在81~86 GHz 频率范围内输出1 dB 压缩点大于27.2 dBm。下变频通道可以提供超过20 dB 增益，输出1 dB 压缩点大于16 dBm，中频带宽大于200 MHz。

针对81~86 GHz频段功率放大器的典型指标“小信号增益：18dB，功率增益13dB，饱和输出功率34dBm”，设置如下变频通道指标：

（2）功放测试系统搭建

利用上变频通道为待测件提供测试信号；利用下变频通道将待测件的输出信号下变频至信号分析仪，用于频谱分析和EVM分析。该前端可为待测件提供超过25dBm 的测试信号，用40MHz 的QPSK 信号和250 MHz 的64QAM 调制信号验证了该前端的线性度。综合来看，该前端可完成待测件的大小信号增益、输入输出1dB 压缩点、饱和输出功率、输入驻波、输出三阶交截点OIP3以及EVM 的测试。