基于“基带+谐波+互调”非线性测量的射频微波器件表征和建模方法研究

Along with the proposal of 5G communication technology, the key RF & microwave devices, such as power amplifiers (PA) and mixers, start to face new challenges of wide bandwidth, high peak-to-average power ratio (PAPR), and nonlinearity under the complex operation mode. As a consequence, the traditional (linear) S-parameter theory and characterization approaches can hardly meet the demand of future researches and tests. This project will investigate and improve the techniques of noninear vector network measurement and analysis, and explore the characterization and modelling methods for nonlinear RF & microwave devices. The detialed content of this work includes:.(1) to propose novel measurement techniques for "baseband+harmonic+modulation" nonlinearity characterization, supporting the nonlinear modelling researches below;.(2) to extend the dynamic X-paramter for PA baseband nonlinearity modelling, further completing the existing theory;.(3) and to extend the dynamic X-paramter for mixer nonlinearity modelling, evoluing towards frequency-conversion devices.

随着5G通信技术的提出，以功率放大器、混频器为代表的关键射频微波器件开始面对“宽带”、“高峰均比”、“非线性”的复杂工作状态，从而使得传统的（线性）S参数理论和表征方法难以满足未来的研究和测试需求。 为此，本项目拟研究完善非线性矢量网络测量分析技术，探索射频微波器件非线性测量表征和建模方法，包括：.（1）提出针对“基带+谐波+调制”复杂频谱条件下的非线性矢量网络测量技术，为非线性模型理论研究提供支撑；.（2）提出针对“基带”非线性的动态X参数扩展模型，完善射频功放的动态X参数模型理论；.（3）提出针对“混频器”非线性的动态X参数扩展模型，将动态X参数模型理论推广到变频器件。

本项目拟研究完善非线性矢量网络测量分析技术，探索射频微波器件的“基带+谐波+调制”复杂非线性测量表征和建模方法。主要研究内容和成果包括：.1. 在“基带+谐波+调制”非线性测量技术方面，研究提出了基于“双相位参考”结构的NVNA测量方法和实验原型样机，可以实现功率放大器、混频器等射频微波器件在“基带+谐波+调制”复杂非线性条件下的行为表征，填补了相关技术方法的研究空白。.2. 针对混频器在方波调制下的非线性失真特性，研究提出了全新的经验模型，能够根据脉冲调制信号的幅度谱失真结果准确预测相位谱失真，可以作为无需波形定标的NVNA相位校准技术，解决微波毫米波调制信号相位谱测量难题。.3. 基于“载波相位影响”的研究工作，提出了“无相位参考”结构的NVNA测量方法和宽带校准技术。.4. 基于“脉冲调制信号”相位校准技术，提出了面向“毫米波数字调制信号”测量表征的NVNA测量方法和宽带校准技术。