功率放大器设计中的负载牵引技术

为了识别晶体管的大信号行为，常用的线性S参数并不能完全反应晶体管的特性。因此，在非线性域内，晶体管的大信号表征对器件性能评估和确认必不可少。在晶体管器件的大信号表征、优化以及射频、微波和毫米波功率放大器的设计方面，负载牵引是一种值得推荐的技术。
　　四十年前，负载牵引技术次出现在文献报道中。作为先驱，它驱使工程师在晶体管器件和功率放大器的表征、测量和优化等方面进行思维模式转换。台负载牵引系统虽然只是初具雏形，但是它为先进的负载牵引技术的发展提前做好了铺垫。
　　本书介绍了基于功率放大器的负载牵引系统的操作、校准、设计和实现方法及应用。它从基本的负载牵引技术概念出发，介绍了很多有意思的负载牵引高级技术，其中包括基于放大器、混频器和噪声测试系统的无源负载牵引系统，有源负载牵引系统，高功率负载牵引系统和包络负载牵引系统。同时本书也包含了波形工程系统本身及其校准技术和应用。
　　本书可为微波和无线领域的研究生、研究者和设计工程师提供参考。读者需要具有一些基本的射频和微波电路设计知识，也需要对传输线理论和一些通信概念有深入的了解。本书也可作为研究生在大信号测量和表征方面的教材。
　　第1章简单回顾了功率放大器的特性、指标、工作类型和设计方法；同时也介绍了负载牵引系统和它们的一些重要特性。
　　第2章专注无源负载牵引系统。本章介绍了无源调谐技术的基本知识和为常见的两种无源调谐技术：电调谐（ ETS）和机电调谐（EMT）。这两种技术都可实现无源阻抗调谐。接着，本章详细讨论了负载牵引测量系统的测量和校准过程。此外，本章还详细介绍了各种无源谐波负载牵引系统架构及其相应的优缺点。后，本章讨论了能够提升调谐范围的共性技术。
　　第3章提供了有源负载牵引技术和系统的相关细节。首先介绍了闭环有源负载牵引技术和实现方法，并包含了大量的特殊闭环负载牵引的设计细节。其次介绍了前馈有源负载牵引系统；为了增强调节范围并实现高反射的负载牵引系统，各种混合设备的方法也在讨论之列。有源开环负载牵引通过反复迭代才能收敛到一个的阻抗，因此介绍了一种快速收敛的有源开环负载牵引系统的算法。
　　第4章介绍了基于正向配置和反向配置六端口反射计的晶体管大信号表征的理论、技术和原则，另外对与之相关的正反向配置六端口反射计的实现技术也做了介绍。为了实现晶体管噪声测试、混频器测试和设计，以及振荡器线性测试，本章对采用六端口反射计的源牵引技术也做了说明和讨论。本章也对AM/AM和AM/PM失真测试和基于六端口反射计的无源和有源负载牵引晶体管大信号特性进行了表述和讨论。
　　第5章着力于高功率微波晶体管器件的表征。传统的无源和有源负载牵引系统在测量高功率微波器件的时候会遇到很多问题。为了克服这些问题，有很多方面需要处理，本章详细地讨论了这些处理方法。本章还对高功率微波器件测量和表征所需的定制负载牵引系统进行了详细阐述和论证。后，为了迎合大栅宽高功率微波器件的发展，本章也对一些新兴的解决方案进行了讨论。
　　第6章讨论了有源包络负载牵引（ ELP）及其相关的设计和测量技术。本章首先详细地解释了谐波包络负载牵引原理，然后介绍了一些独特的包络负载牵引测量应用。
　　第7章致力于非线性时域波形测量系统的误差校正理论和方法。本章接着介绍了波形工程的概念并讨论了一些波形工程系统的应用实例。
　　第8章介绍了一些负载牵引系统的高级应用和配置。本章首先分别讨论了多音激励和调制激励的负载牵引系统概念；实验表明，这个系统对一些现实生活中的实际应用特别有用。本章接着详细描述了采用负载牵引和源牵引系统的噪声测试并展示了混频器的负载牵引表征和测量。