有源RF和FEM的第二個關(guān)鍵屬性是諧波行為。諧波行為由非線性器件引起，會導(dǎo)致在比發(fā)射頻率高數(shù)倍的頻率下產(chǎn)生輸出功率。由于許多無線標(biāo)準(zhǔn)對帶外輻射進(jìn)行了嚴(yán)格的規(guī)定，所以工程師會通過測量諧波來評估RF或FEM是否違反了這些輻射要求。

測量諧波功率的具體方法通常取決于RF的預(yù)期用途。對于通用RF等器件備來說，諧波測量需要使用連續(xù)波信號來激勵DUT，并測量所生成的不同頻率的諧波的功率。相反，在測試無線手機(jī)或基站RF時，諧波測量一般需要調(diào)制激勵信號。另外，測量諧波功率通常需要特別注意信號的帶寬特性。

使用連續(xù)波激勵測量諧波

使用連續(xù)波激勵測量諧波需要使用信號發(fā)生器和信號分析儀。對于激勵信號，需要使用信號發(fā)生器生成具有所需輸出功率和頻率的連續(xù)波。信號發(fā)生器生成激勵信號后，信號分析儀在數(shù)倍于輸入頻率的頻率下測量輸出功率。常見的諧波測量有三次諧波和五次諧波，分別在3倍和5倍的激勵頻率下進(jìn)行測量。

RF信號分析儀提供了多種測量方法來測量諧波的輸出功率。一個直截了當(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，如果要測量生成1GHz信號時的PA三次諧波，則三次諧波的頻率就是3GHz。

測量諧波功率的另一種方法是使用信號分析儀的零展頻（zero span）模式在時域中進(jìn)行測量。配置為零展頻模式的信號分析儀可以有效地進(jìn)行一系列功率帶內(nèi)測量，并將結(jié)果以時間的函數(shù)形式表現(xiàn)出來。在此模式下，可以在時域上測量選通窗口中不同頻率的功率，并使用信號分析儀內(nèi)置的取平均功能進(jìn)行計(jì)算。

使用調(diào)制激勵的諧波

實(shí)際上，許多PA被用來放大調(diào)制信號，而且這些PA的諧波性能需要調(diào)制激勵。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，將已知功率激勵信號發(fā)送到PA的輸入端。

測量諧波輸出功率時，工程師通常會根據(jù)測量時間和所需的準(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等無線標(biāo)準(zhǔn)并沒有對諧波的要求進(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1GHz的頻率下，在1MHz的帶寬內(nèi)不能發(fā)射超過-30dBm的功率。在這種情況下，驗(yàn)證PA是否會導(dǎo)致發(fā)射器超出此限制需要工程師在1 MHz帶寬下測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確保PA不會違反雜散輻射要求。在研發(fā)或特性分析實(shí)驗(yàn)室中，工程師通常會使用頻譜信號分析儀或是矢量信號分析儀直接測量雜散輻射。然而，在制造環(huán)境中，由于測試時間至關(guān)重要，工程師通常直接測量諧波功率并使用統(tǒng)計(jì)相關(guān)性來預(yù)測PA是否違反雜散輻射要求。

測量調(diào)制信號的諧波需要仔細(xì)注意測量帶寬，因?yàn)橹C波所需的測量帶寬因不同階次的諧波而異。舉例來說，當(dāng)測試需要N MHz測量帶寬的PA的輸出諧波時，三次諧波的測量帶寬必須為3 * N MHz，而五次諧波的測量帶寬必須為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