如何測試脈衝放大器的效能？
使用與處理脈衝調變（pulse-modulated）射頻（RF）訊號的系統，往往帶來獨特的測試與量測挑戰，在本篇文章中，我們將一同探索脈衝功率量測所需的重要感測器規格，並了解如何準確地描述一部脈衝放大器的效能。
認識脈衝 RF 放大器
放大器（Amplifier）的主要功能是增強或放大訊號的功率，將接收到的輸入訊號，以更高功率的版本傳送出去，下圖中的軌跡視圖清楚地展示了這項功能，其中通道 1 和通道 2 分別顯示了輸入與輸出訊號。
脈衝放大器經過專門的優化設計，能高效地處理脈衝 RF 訊號，這類裝置被廣泛應用於需要精確控制脈衝調變波形的領域，例如特定的通訊系統以及軍用和民用雷達。
脈衝放大器的軌跡視圖，清楚顯示通道 1 的輸入訊號（藍色軌跡）與經過放大後、功率顯著提升的通道 2 輸出訊號（黃色軌跡）。
工程師們會定期測試脈衝放大器，以即時發現並解決效能問題，例如：訊號失真、系統非線性、以及脈衝形狀和時序的誤差，無論是連接至個人電腦（PC）或桌上型儀器，峰值功率感測器（Peak Power Sensor）都是擷取、量測與顯示脈衝 RF 訊號的常用工具，使用這類裝置進行脈衝訊號分析具有以下幾項優勢：
- 上升時間 (Rise time):
感測器必須具備足夠快的反應速度，才能追蹤脈衝波形的上升與下降邊緣，峰值功率感測器能實現極快的上升時間（指訊號前緣從脈衝幅度的 10% 上升至 90% 所需的時間），從而乾淨且精確地擷取脈衝邊緣。 - 影像頻寬 (VBW):
要準確追蹤脈衝的功率封包（envelope power），感測器的最大影像頻寬至關重要。如果工程師使用的感測器 VBW 對其應用而言過於狹窄，將會導致功率量測失準，進而扭曲脈衝的真實形狀。 - 時間解析度 (Time resolution):
高時間解析度使工程師能夠放大檢視脈衝波形的細微之處，透過在短暫且指定的時序區間內分析波形，不僅可以驗證脈衝形狀的特性、提供精確的時序資訊，還能分辨間距極窄的脈衝。 - 觸發能力 (Triggering capabilities):
峰值功率感測器通常提供強大的觸發功能，以實現高水準的量測控制，使用者可以定義特定的條件或事件來啟動量測程序，並同步化感測器的響應。
如何描述脈衝放大器的特性
觀看以下影片「如何使用 Boonton 峰值功率感測器描述脈衝放大器的特性」，了解如何透過 RTP5000 系列即時 USB 峰值功率感測器與 Boonton 功率分析儀軟體進行脈衝放大器的效能分析。
影片中除了展示 RTP5000 系列在詳細脈衝分析上的多項功能外，測試過程中也運用了各種軟體特性，例如：
- 使用者自訂標記 (User-defined markers):
使用者可以自由放置兩個量測標記，針對特定的脈衝區域進行重點分析。 - 自動量測 (Automatic measurements):
軟體提供兩個可自訂的量測列表，內含多種自動化量測功能，這在描述或排除脈衝放大器問題時極為實用。- 「自動量測」列表最多可列出 16 種脈衝參數，包括：上升時間、下降時間、脈衝重複頻率、工作週期、關閉時間、波形平均功率、脈衝平均開啟功率、脈衝峰值功率、過衝、脈衝頂部下降、IEEE 脈衝頂部振幅、IEEE 脈衝底部振幅、邊緣延遲以及通道間時滯。
- 「標記量測」列表則列出與每個使用者自訂標記相關、以及標記區間內的量測值，包括平均功率、最大與最小瞬時功率，以及峰均功率比。