写在前面大家好我是謓泽。今天这篇文章咱们来聊一个射频新手最容易踩坑的话题——PA和LNA测试的区别。很多同学刚接触射频的时候觉得不就是放大器吗LNA和PA不都是放大信号的为啥测起来完全不是一回事甚至一不小心还把芯片给烧了别慌今天这篇文章我就用最简单的方式给你讲清楚。零基础也能看懂看完你就知道为什么老工程师常说测PA防烧是第一条。一、先搞懂PA和LNA到底是干啥的在讲测试之前咱们先把这两个东西的本质搞明白。一句话总结LNA是收的PA是发的。LNA Low Noise Amplifier低噪声放大器放在接收端放大微弱的小信号。PA Power Amplifier功率放大器放在发射端把信号功率推上去。这就决定了它们的工作环境完全不一样 LNA小信号世界的放大镜输入信号功率通常在 -60 ~ -30 dBm 之间非常微弱核心指标NF噪声系数—— 我放大信号的时候自己别引入太多噪声工作状态小信号线性区安安稳稳放大就行你可以把LNA想象成一个高精度显微镜——要的是看得清、不模糊而不是看得大。 PA大信号世界的推力器输入信号功率通常在 0 ~ 10 dBm 之间信号已经很强了核心指标P1dB1dB压缩点和 PAE功率附加效率工作状态大信号非线性区容易推爆PA就像是汽车的发动机——要的是动力够猛、效率够高但你猛踩油门也容易爆缸。二、PAE是什么为什么PA芯片都烫得能煎鸡蛋聊PA就绕不开PAE这个指标全称叫功率附加效率Power Added Efficiency PAE公式PAE (Pout - Pin) / Pdc × 100%翻译一下Pout输出功率信号最终有多大Pin输入功率给进去的信号有多大Pdc直流电源消耗的总功率说白了就是你给PA喂了100份电真正变成有用信号功率的有多少份 那剩下的能量去哪了答案是变成热量了。一个PA的PAE能做到40%就已经算不错的水平了。也就是说你给PA输入10W的直流电只有4W变成了有用的射频信号剩下6W全部变成热量散出去了这就是为什么PA芯片一定要加散热片、甚至加风扇的原因——60%的能量都在发热不散热分分钟就烧给你看。三、重点PA防烧五守则这部分是全文最重要的内容。测LNA你随便造大概率烧不了但测PA一步走错就是几百上千块钱打水漂。记住这五条保你PA不烧️ 守则一输出端必须接负载这是最最最重要的一条。PA的输出端绝对不能开路或者短路。为什么因为PA输出的功率很大如果输出端开路功率送不出去就会全部反射回来直接把PA内部的晶体管击穿。就像你开着水龙头但是水管头被堵死了——水压直接把管子撑爆。正确做法PA输出端一定要接50Ω的负载比如功率计、频谱仪、假负载而且要确保接好了再上电。️ 守则二上电前确认负载连接正确不要上电了再去插线不要上电了再去拧接头上电之前从头到尾检查一遍输入接对了吗输出接负载了吗接头拧紧了吗很多新手烧PA都是因为我就碰一下线——就这一下输出瞬间开路反射功率直接烧芯片。️ 守则三先小功率再逐步加大测PA的时候信号源的输出功率一定要从最小开始加一点一点往上推。不要一上来就开到最大输入——你还不知道PA的P1dB在哪呢直接推到饱和甚至过驱动很容易就烧了。就像开车你得慢慢踩油门不能一上来就地板油。️ 守则四直流电源设电流限制给PA供电的直流电源一定要先设置好限流。正常工作的PA电流是有一个范围的。如果PA出问题了比如输出短路电流会瞬间飙升。这时候电源的限流功能就会把电流钳住保护芯片不被烧坏。这就相当于家里的保险丝——短路了自动跳闸不至于把整个房子烧了。️ 守则五手边备好关断开关测PA的时候电源开关或者电源的输出按钮在哪你心里一定要有数手最好就放在旁边。一旦发现不对劲比如电流突然飙升、冒烟、有异味立刻断电。反应快一秒可能就省下几百块。四、P1dB功率扫描怎么测完整步骤拆解P1dB是PA最重要的指标之一全称叫1dB压缩点。简单说就是PA本来是线性放大的增益固定。但是当输入功率大到一定程度PA就推不动了增益开始下降。当增益比理想值下降了1dB的时候这个点就叫P1dB。 需要的仪器信号源Signal Generator产生不同功率的输入信号频谱仪Spectrum Analyzer测量PA输出的功率大小 连接方式信号源 → PA输入端 → PA输出端 → 频谱仪注意输出端一定要确认接好了频谱仪50Ω负载再上电 测试步骤信号源初始输出功率设低一点比如-10dBm不要一上来就开大记录此时的输入功率Pin和输出功率Pout算一下增益Gain Pout - Pin逐步增加信号源的输出功率每次加1dB或者0.5dB每加一次记录对应的Pout计算当前增益当你发现当前增益比小信号时的线性增益下降了1dB的时候这个点就是P1dB这就是所谓的功率扫描——一点一点往上推找到增益掉1dB的那个位置。五、课后练习❓ 问题1测PA的P1dB用哪两台仪器怎么连答用信号源和频谱仪。信号源接PA输入频谱仪接PA输出。记住输出一定要接好再上电❓ 问题2为什么测PA必须从小功率开始加答因为PA是大信号器件输入功率过大会导致PA进入深度饱和甚至过驱动状态很容易烧坏芯片。从小功率开始逐步增加既能找到P1dB点又能保证安全。❓ 问题3PAE40%是什么意思剩下的60%去哪了答PAE40%意味着直流电源消耗的电能中有40%转化成了有用的射频输出功率。剩下的60%全部以热量的形式耗散掉了这就是为什么PA需要良好的散热设计。总结一下最后咱们再把核心知识点串一遍LNA是小信号看噪声系数温柔得很随便测PA是大信号看P1dB和效率脾气暴躁容易烧测PA牢记五守则接负载、先检查、慢慢加、设限流、备开关PAE越低发热越严重散热一定要做好射频这东西说难也难说简单也简单。很多坑其实都是常识只是没人告诉你而已。希望这篇文章能帮刚入门的同学少走点弯路。我是謓泽咱们下篇文章见~
【射频入门】PA和LNA测试到底有啥区别？一文搞懂大信号vs小信号，防烧才是硬道理。
写在前面大家好我是謓泽。今天这篇文章咱们来聊一个射频新手最容易踩坑的话题——PA和LNA测试的区别。很多同学刚接触射频的时候觉得不就是放大器吗LNA和PA不都是放大信号的为啥测起来完全不是一回事甚至一不小心还把芯片给烧了别慌今天这篇文章我就用最简单的方式给你讲清楚。零基础也能看懂看完你就知道为什么老工程师常说测PA防烧是第一条。一、先搞懂PA和LNA到底是干啥的在讲测试之前咱们先把这两个东西的本质搞明白。一句话总结LNA是收的PA是发的。LNA Low Noise Amplifier低噪声放大器放在接收端放大微弱的小信号。PA Power Amplifier功率放大器放在发射端把信号功率推上去。这就决定了它们的工作环境完全不一样 LNA小信号世界的放大镜输入信号功率通常在 -60 ~ -30 dBm 之间非常微弱核心指标NF噪声系数—— 我放大信号的时候自己别引入太多噪声工作状态小信号线性区安安稳稳放大就行你可以把LNA想象成一个高精度显微镜——要的是看得清、不模糊而不是看得大。 PA大信号世界的推力器输入信号功率通常在 0 ~ 10 dBm 之间信号已经很强了核心指标P1dB1dB压缩点和 PAE功率附加效率工作状态大信号非线性区容易推爆PA就像是汽车的发动机——要的是动力够猛、效率够高但你猛踩油门也容易爆缸。二、PAE是什么为什么PA芯片都烫得能煎鸡蛋聊PA就绕不开PAE这个指标全称叫功率附加效率Power Added Efficiency PAE公式PAE (Pout - Pin) / Pdc × 100%翻译一下Pout输出功率信号最终有多大Pin输入功率给进去的信号有多大Pdc直流电源消耗的总功率说白了就是你给PA喂了100份电真正变成有用信号功率的有多少份 那剩下的能量去哪了答案是变成热量了。一个PA的PAE能做到40%就已经算不错的水平了。也就是说你给PA输入10W的直流电只有4W变成了有用的射频信号剩下6W全部变成热量散出去了这就是为什么PA芯片一定要加散热片、甚至加风扇的原因——60%的能量都在发热不散热分分钟就烧给你看。三、重点PA防烧五守则这部分是全文最重要的内容。测LNA你随便造大概率烧不了但测PA一步走错就是几百上千块钱打水漂。记住这五条保你PA不烧️ 守则一输出端必须接负载这是最最最重要的一条。PA的输出端绝对不能开路或者短路。为什么因为PA输出的功率很大如果输出端开路功率送不出去就会全部反射回来直接把PA内部的晶体管击穿。就像你开着水龙头但是水管头被堵死了——水压直接把管子撑爆。正确做法PA输出端一定要接50Ω的负载比如功率计、频谱仪、假负载而且要确保接好了再上电。️ 守则二上电前确认负载连接正确不要上电了再去插线不要上电了再去拧接头上电之前从头到尾检查一遍输入接对了吗输出接负载了吗接头拧紧了吗很多新手烧PA都是因为我就碰一下线——就这一下输出瞬间开路反射功率直接烧芯片。️ 守则三先小功率再逐步加大测PA的时候信号源的输出功率一定要从最小开始加一点一点往上推。不要一上来就开到最大输入——你还不知道PA的P1dB在哪呢直接推到饱和甚至过驱动很容易就烧了。就像开车你得慢慢踩油门不能一上来就地板油。️ 守则四直流电源设电流限制给PA供电的直流电源一定要先设置好限流。正常工作的PA电流是有一个范围的。如果PA出问题了比如输出短路电流会瞬间飙升。这时候电源的限流功能就会把电流钳住保护芯片不被烧坏。这就相当于家里的保险丝——短路了自动跳闸不至于把整个房子烧了。️ 守则五手边备好关断开关测PA的时候电源开关或者电源的输出按钮在哪你心里一定要有数手最好就放在旁边。一旦发现不对劲比如电流突然飙升、冒烟、有异味立刻断电。反应快一秒可能就省下几百块。四、P1dB功率扫描怎么测完整步骤拆解P1dB是PA最重要的指标之一全称叫1dB压缩点。简单说就是PA本来是线性放大的增益固定。但是当输入功率大到一定程度PA就推不动了增益开始下降。当增益比理想值下降了1dB的时候这个点就叫P1dB。 需要的仪器信号源Signal Generator产生不同功率的输入信号频谱仪Spectrum Analyzer测量PA输出的功率大小 连接方式信号源 → PA输入端 → PA输出端 → 频谱仪注意输出端一定要确认接好了频谱仪50Ω负载再上电 测试步骤信号源初始输出功率设低一点比如-10dBm不要一上来就开大记录此时的输入功率Pin和输出功率Pout算一下增益Gain Pout - Pin逐步增加信号源的输出功率每次加1dB或者0.5dB每加一次记录对应的Pout计算当前增益当你发现当前增益比小信号时的线性增益下降了1dB的时候这个点就是P1dB这就是所谓的功率扫描——一点一点往上推找到增益掉1dB的那个位置。五、课后练习❓ 问题1测PA的P1dB用哪两台仪器怎么连答用信号源和频谱仪。信号源接PA输入频谱仪接PA输出。记住输出一定要接好再上电❓ 问题2为什么测PA必须从小功率开始加答因为PA是大信号器件输入功率过大会导致PA进入深度饱和甚至过驱动状态很容易烧坏芯片。从小功率开始逐步增加既能找到P1dB点又能保证安全。❓ 问题3PAE40%是什么意思剩下的60%去哪了答PAE40%意味着直流电源消耗的电能中有40%转化成了有用的射频输出功率。剩下的60%全部以热量的形式耗散掉了这就是为什么PA需要良好的散热设计。总结一下最后咱们再把核心知识点串一遍LNA是小信号看噪声系数温柔得很随便测PA是大信号看P1dB和效率脾气暴躁容易烧测PA牢记五守则接负载、先检查、慢慢加、设限流、备开关PAE越低发热越严重散热一定要做好射频这东西说难也难说简单也简单。很多坑其实都是常识只是没人告诉你而已。希望这篇文章能帮刚入门的同学少走点弯路。我是謓泽咱们下篇文章见~
