PA功率放大器S11 S21参数的测试方法

仪器：网络分析仪

型号：安捷伦 E5071C

S11：测试回波损耗，驻波，史密斯圆图等。 S21:插入损耗，当接入为PA时插入损耗表现为增益

原理：

S11:从Port 1输出一个小信号，此信号没有经过传输线发送出去，而反射回到Port 1口，此反射信号越大表示回波损耗越大，系统匹配度越低。

S21:从Port 1输出一个小信号，此信号经过传输线(或射频前端传输系统如：衰减器、PA等)发送到Part 2，仪器检测两口信号差值可输出Part 1和Part 2中间插入系统的增益或者损耗(单位dB)，此参数可以测试PA增益，同轴线缆线损，LNA增益等。

S11操作步骤:

1、仪器校准：

首先在仪器面板按键打开Start为开始频率， Stop为终止频率。此次演示测试，PA工作频率为410M-493M,为了留有余量，设置频率范围为300M-1G,然后按下Cal按键，显示屏可选择1-PortCal(单端口校准)和2-PortCal(双端口校准) ; 按下Calibrate，下一步按1-PortCal(单端口校准) ; 下一步接上相对应的校准件， 如Open (开路)什么也不接，Short(短路)接上短路校准件，Load (负载) 接上50Ω校准件，注意PORT1一口要确认校完，校完显示会有打勾; 最后按Done(保存)，校准完成后接上50Ω校准件的SWR测试光标接近1.000，选择Sweepstrup→power设置输出功率，由于射频接收的功率一般比较小，所以此处建议设置为-25dBm进行测试。

然后将待测PA的输入端口接到Part 1口，输出端接入标准50R负载，对于高功率输出模组，需注意负载的最大功率，然后观察网络分析仪测试指标，回波损耗如下图黄线所示：

S参数曲线

S21操作步骤:

1、归零(从port2引出线到port1)，若测试PA增益，需要接入衰减器进行归零。如下图所示：由于本次测试案例为PA增益，由Part 1输出的信号经过PA放大后到达Part 2的功率很高。不加衰减器会损坏仪器设备，因此此处需增加衰减器。

校准接线图

2、找到按键面板的prest→OK。

3、Meas→S21。

4、Center→strart→100MHz→stop→2.5GHz。

5、Sweepstrup→power→?dBm， 根据PA手册选择输入功率大小，此次用于测试的PA输入推荐功率为-3dBm，因此此处设置为-3dBm。

6、Cal→calibrate→Respone(thru)→thru→Done。

7、松开Part 1到衰减器接口，在port1与衰减器之间加入被测PA模组，如下图所示：

测试接线图1

8、给PA模组上电，观察网络分析仪参数，即可得出PA增益值，如下图所示：

测试接线图2

测试结果曲线图

总结：对于IOT产品开发，发射系统主要测试参数如下：

1、工作电压、工作电流、静态电流(通过电源仪器观测)，效率等。

2、输出功率、二三次谐波、非谐波杂散，工作频率、频偏、最大输入功率，邻信道功率比(通过频谱仪观测)等。

3、S11、S21(通过网络分析仪测量，不做硬性要求，但是有条件的情况下建议进行测试。)