作者p94107 (Laikang)
看板comm_and_RF
标题[问题]功率放大电晶体小讯号与大讯号
时间Sat Jul 6 22:27:38 2019
小弟为刚跨入射频领域的新手，
目前在看功率电晶体元件(HEMT)相关paper的时候，
在解读数据上有些问题，希望版上的大大能帮忙解惑。
在观念不足叙述可能胡言乱语，还请大大能包容。
通常在RF的数据都会包含小讯号跟大讯号
小讯号主要是有 ft, fmax
大讯号则是 Pout, PAE, Gp
都是on wafer量测下的结果 (如下示意图)
https://imgur.com/a/2wrf3Hw
问题如下：
（１）据我所知on wafer的元件只有设计GSG pad
并没有做任何的阻抗匹配
在小讯号量测的时候直接下针量测到S参数
然而经由量测到的S参数经由ADS转换得到的fmax (MAG/MSG @0dB)
据我查资料得到MAG/MAG是在conjugate matching的结果
为什麽元件没有做量测的阻抗匹配
却能得到有conjugate matching (MAG/MSG)的结果呢??
另外，这个conjugate matching应该不是跟网仪的50欧姆做匹配吧??
（２）小讯号量测会额外像大讯号一样使用tuner做阻抗匹配量测吗??
若是这样量测得到的S参数应该会不同吧??
那ft(H21=0dB)和fmax(MAG/MSG=0dB)是否也会改变呢??
改变的结果跟元件de-embedded後的结果有关系吗?
（３）大讯号的量测是透过Load-pull system
因此是有透过tuner做input&output的阻抗匹配
那当我在大讯号定在10 GHz的数据中(如示意图上黄色的数字)
假设我的Pin为-15dBm 对应到的Gp为20dB
那又假设恰好在小讯号量测的时候恰好也提供-15dBm的功率
请问此时在小讯号上10 GHz是否也是对应到MAG/MSG=20dB ???
（４）若问题(3)成立，那我量测到小讯号的MAG/MSG
可以说是能先透过小讯号预估在大讯号不同频率下的特性(Gp)吗?
以上几个问题，还请版上大大能不吝指教!!
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※ 发信站: 批踢踢实业坊(ptt.cc), 来自: 1.170.157.94 (台湾)
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※ 编辑: p94107 (1.170.157.94 台湾), 07/06/2019 22:29:13
※ 编辑: p94107 (1.170.157.94 台湾), 07/06/2019 22:30:25
1F：推 jack14002: (1) 有sp档就可以算MSG/MAG，是跟input125.230.101.129 07/07 01:20
2F：→ jack14002: 和output impedance做conjugate125.230.101.129 07/07 01:20
因为从未阻抗匹配的S参数，能间接得到理想的conjugate是多少，再透过ADS辅助计算得到说
在conjugate下，最为理想的power gain曲线 (MAG/MSG)是多少是吗?
3F：推 jack14002: (3) 如果把source, load 换成理想的共125.230.101.129 07/07 01:23
4F：→ jack14002: 轭阻抗，才有可能，不然实际matching电125.230.101.129 07/07 01:23
5F：→ jack14002: 路必有loss，小讯号S21不可能等於MSG/M125.230.101.129 07/07 01:23
6F：→ jack14002: AG125.230.101.129 07/07 01:23
这部分的意思是说在小讯号得到的MAG/MSG只能理想的估计power gain，但是在load-pull
tune过的并不能达到理想的power gain (可能因为tuner的限制或是matching电路的loss)
7F：→ jack14002: (4) MSG/MAG只用於提供小讯号最大增益125.230.101.129 07/07 01:25
8F：→ jack14002: 的资讯，跟大讯号无关125.230.101.129 07/07 01:25
这边的意思是说小讯号的MAG/MSG 是推测此电晶体在线性下，最为理想的conjugate後
最大增益的资讯
即使大讯号输入的Pin很小(趋於线性行为??)，也会因为上述所提到的matching电路loss
而没办法拿小讯号的行为来做预估大讯号
那小讯号得到(ft,fmax)的资讯，不就只能当成一个FOM的指标吗?
※ 编辑: p94107 (114.33.97.77 台湾), 07/07/2019 09:38:25
※ 编辑: p94107 (114.33.97.77 台湾), 07/07/2019 09:51:28
9F：推 jack14002: 先回答(4): pin很小是小讯号，pin很大125.230.101.129 07/07 22:38
10F：→ jack14002: 是大讯号。大讯号gain会掉，因为是非线125.230.101.129 07/07 22:38
11F：→ jack14002: 性，电晶体的寄生容值发生改变。S参数125.230.101.129 07/07 22:38
12F：→ jack14002: 以及用S参数推导出来的东西（MSG/MAG)125.230.101.129 07/07 22:38
13F：→ jack14002: 全部都是小讯号参数125.230.101.129 07/07 22:38
14F：推 jack14002: 本来就不能预估大讯号，不然还需要设计125.230.101.129 07/07 22:40
15F：→ jack14002: PA吗？用小讯号conjugate matching就好125.230.101.129 07/07 22:40
16F：推 jack14002: ft/fmax本来就是评估电晶体最高操作频125.230.101.129 07/07 22:42
17F：→ jack14002: 率用的，不同bias情况下会不一样。不125.230.101.129 07/07 22:42
18F：→ jack14002: 算是FOM，FOM通常要把功耗也考虑进去125.230.101.129 07/07 22:42
19F：推 jack14002: （1)去看一下Zin, Gamma_in, S参数的125.230.101.129 07/07 22:45
20F：→ jack14002: 公式吧，ADS会帮你算出来，也可以点hel125.230.101.129 07/07 22:45
21F：→ jack14002: p起来看怎麽计算MAG125.230.101.129 07/07 22:45
22F：推 jack14002: (3)paper的意思可能是在量测的时候去125.230.101.129 07/07 22:48
23F：→ jack14002: 调输出跟输入阻抗，找到刚好两边都共轭125.230.101.129 07/07 22:48
24F：→ jack14002: 匹配的点，然後去量大讯号吧。没有loss125.230.101.129 07/07 22:48
25F：→ jack14002: 的问题，因为量测会K掉125.230.101.129 07/07 22:48
26F：→ jack14002: 不过我不太清楚，因为这边load-pull不125.230.101.129 07/07 22:49
27F：→ jack14002: 是用来设计PA，我不熟125.230.101.129 07/07 22:49