功率放大器特性分析，善用負載牽引量測
負載牽引 (load pull) 是一種透過改變阻抗來分析射頻（RF）功率放大器特性的強大方法，負載牽引量測不僅可用於模型萃取與驗證，更能針對性能、運作穩健性與效率進行完整測試。
T&M 量測解決方案
負載牽引量測的核心是彈性地改變作用於放大器上的阻抗，在量測過程中，我們調整的關鍵參數並非頻率、功率或偏壓，而是待測物 (DUT) 輸入與輸出端在基頻及諧波頻率下所呈現的阻抗；透過系統性地改變這些阻抗，負載牽引技術能夠完整分析待測物在各種負載條件下的特性表現。
此圖展示的是向量接收機負載牽引量測的應用範例配置，用以測試射頻功率放大器在不同負載阻抗下的效能與特性。
設計任務：優化放大器性能
當您設計的功率放大器並非原生 50 Ω，但最終應用環境通常為 50 Ω 系統時，必須設計一個合適的匹配網路來橋接兩者。
放大器的效能與特性高度依賴於負載阻抗，因此需要透過改變源極與負載阻抗來進行全面分析，此量測的目標在於優化增益、輸出功率 (Pout) 與功率附加效率 (PAE)，以協助您設計出更精準的匹配網路。
為達到最佳效率，放大器通常運作於接近壓縮點的非線性區域，在此情境下，傳統的小訊號 S 參數已不足以完整描述待測物 (DUT) 的行為，您需要採用大訊號驅動，並搭配不具 50 Ω 匹配的負載阻抗進行量測，才能徹底分析其非線性特性，透過量測向量波量（a1, b1, a2, b2），能完整描述待測物行為，並進一步建立與驗證放大器模型。
圖中以史密斯圖呈現功率附加效率 (PAE) % 與輸出功率 (Pout) dBm 的等高線，用於視覺化放大器在不同負載阻抗下的效能表現。
負載牽引量測配置
現今的負載牽引量測配置通常包含R&S®ZNA 向量網路分析儀（VNA），以及搭配源極與負載阻抗調諧器，透過 VNA 的直接接收機存取（Direct receiver access） 功能，並藉由外接的低損耗耦合器，便能精確量測進出待測物的 a、b 向量波；此外，VNA 也能在待測物參考平面進行校正，確保 a、b 向量波量測的最大穩定性與準確度。
量測參數與系統擴充
所有感興趣的參數數值，例如：放大器輸入與輸出的反射係數 (Γ)、輸入功率、輸出功率、增益、效率與功率附加效率等，皆可從量測到的向量波量（振幅與相位）中計算得出，此配置還能深入調諧器內部進行量測，以便精確掌握與控制呈現給待測物的相應阻抗。
此配置可輕鬆擴充為主動式或混合式負載牽引系統，或是結合主動式與被動式負載牽引的系統；透過注入額外且相位同調的訊號，可大幅擴展待測物參考平面的調諧範圍，使量測極低阻抗裝置在廣泛阻抗範圍下的特性成為可能。若需要進行諧波負載牽引，以強化裝置特性分析並萃取複雜的待測物模型，也可採用這項技術。
該系統支援的訊號類型通常包括連續波 (CW) 與脈衝連續波 (pulsed CW)，脈衝訊號對於裸晶 (raw-die) 和晶圓上 (on-wafer) 量測至關重要，可有效避免裝置因自體發熱而在測試期間產生溫度變化。
為提供完整的負載牽引系統解決方案，羅德史瓦茲與Focus Microwaves 以及 Maury Microwave 合作提供一站式（turnkey） 解決方案。
向量接收機負載牽引量測配置示意圖。
相關產品簡介
R&S®ZNA 向量網路分析儀
R&S®ZNA 系列是羅德史瓦茲高階向量網路分析儀產品線中的代表作，完美結合了卓越的射頻性能、廣泛的軟體功能與獨特的硬體設計，其全觸控操作介面搭配以待測物為中心的設計方法，讓 R&S®ZNA 成為一個功能強大、用途廣泛且小型化的量測系統，適用於分析被動與主動裝置的特性。
主要特點
- 頻率範圍：
涵蓋 10 MHz 至 26.5/43.5/50/67 GHz (R&S®ZNA26/43/50/67)，並可擴展至 10 MHz 至 110 GHz (R&S®ZNA67EXT)。 - 通道配置： 提供雙埠或四埠機種選擇。
- 射頻性能： 具備卓越的射頻性能，確保量測結果的精準性。
- 整合訊號源： 最多可整合四個訊號源，提升量測彈性。
- 操作介面： 採用獨特且直覺的全觸控操作，大幅簡化工作流程。