RFWIKI

교육용 계산 모델

장비 스터디

Keysight N6705C + N6752AN6752A · 0–50 V / 0–10 A / 100 W autorangingFirmware E_02_09_327185분

Supply readback으로 PA의 어떤 성능까지 계산할 수 있을까?

VDD·IDD에서 DC input power를 얻고 RF Pin/Pout, time aperture와 thermal condition을 결합해 PAE와 droop를 올바르게 해석한다.

Power supply가 정확한 VDD와 IDD를 읽어도 PAE는 완성되지 않는다. PSU가 제공하는 것은 DC input side이고, PAE 분자에는 DUT 기준면의 RF output과 RF input power가 필요하다.

1

직관 · 무엇이 보이나?

PAE를 장비 세 대가 만나는 계산으로 그리자

PA DC power·PAE dependency

Power supply가 읽은 V·I만으로 PAE를 완성할 수 없는 이유는?

DC input power, RF Pin/Pout, dissipated heat와 acquisition bandwidth를 장비별 책임으로 나눕니다.

교육용 계산 모델 · 실제 장비 정확도나 compliance 판정을 대신하지 않습니다.

초기 영향 경로 · Source → DUT → Acquisition → DSP / Math → Display

  1. Source파형·전력·할당
  2. DUT전달·반사·비선형
  3. Acquisitionmixer·IF·ADC
  4. DSP / MathRBW·FFT·복소수
  5. Displaytrace·marker·grid

먼저 결과를 예측해보세요

DC voltage/current만 정확히 읽었다면 PAE가 완성될까?

PAE는 세 장비의 같은 시간 조건이 만나는 계산입니다

PAE = (Pout − Pin) / Pdc

Pdc
70.00 W
Added RF
9.90 W
PAE
14.1 %
Loss → heat
60.10 W
그래프 값을 표로 보기
PA DC power와 PAE 핵심 수치
항목값해석
DC input28.0 V × 2.50 A = 70.00 WN6705C measurement
RF input20.0 dBmSG calibration 또는 input sensor
RF output40.0 dBmOutput power sensor/SA
PAE14.1 %linear watt로 변환한 뒤 계산

97.656 kSa/s는 RF waveform sample rate가 아닙니다

4096 current samples · 41.94 ms record

current acquisition

Supply digitizer는 RF carrier나 수십 MHz OFDM envelope를 직접 재현하지 않습니다. Burst·thermal·bias droop처럼 더 느린 DC 거동을 관찰합니다.

그래프 값을 표로 보기
N6752A digitized acquisition 핵심 수치
항목값해석
Sample interval10.24 µsN6752A one-parameter minimum
Sample rate97.656 kSa/s제품군 200 kHz가 아닌 module-specific 상한
Record points4096current trace example
Analog bandwidth10 kHzN6752A voltage/current small-signal specification

지금 보이는 변화의 원인

같은 계산 state
변경
28.0 V · 2.50 A · Pin 20.0 dBm · Pout 40.0 dBm
직접 효과
Pdc 70.00 W와 added RF 9.90 W를 같은 DUT 기준면·시간 aperture로 결합합니다.
화면 결과
PAE 14.1% · dissipated power 60.10 W
비용·한계
N6752A는 RF Pin/Pout과 junction temperature를 측정하지 않습니다. Sensor·SA와 thermal instrument가 필요합니다.

원인을 자기 말로 닫아보세요

바꾼 물리량 → 영향을 받은 stage → 화면에서 바뀐 부분 → 비용·한계 순서로 설명합니다.

먼저 예측을 맞게 고정하세요.

측정 주의 · N6752A는 voltage와 current의 simultaneous power-array 측정 모듈이 아닙니다. 빠르게 변하는 Pdc에는 N676x/SMU 또는 외부 동기 측정을 검토합니다.

값담당 장비기준면
VDD, IDDN6705C/N6752ADUT DC terminal 또는 보정된 sense plane
RF PinInput sensor/coupler 또는 calibrated receiverDUT RF input
RF PoutOutput sensor/SADUT RF output
EVM, ACLRVSA/SADUT RF output
TemperatureThermal sensor/chamber명시한 DUT 위치
2

실무 조작·해석 · 무엇을 바꿀까?

같은 stimulus·시간·기준면으로 DC와 RF를 묶자

PA sweep의 한 measurement point

  1. RF OFF, PSU OFF에서 protection과 bias sequence를 확인한다.
  2. 낮은 current limit로 bias를 올리고 idle current와 CV state를 확인한다.
  3. SG를 최저 drive에서 켜고 DUT input plane Pin을 검증한다.
  4. Settling 후 Pin, Pout, VDD, IDD, temperature, EVM/ACLR을 같은 point ID로 수집한다.
  5. DC/RF power를 watt로 변환해 gain, Pdc, drain efficiency와 PAE를 계산한다.
  6. Compression, CC entry, OVP/OCP, temperature 또는 analyzer overload를 stop condition으로 둔다.
  7. 예외 시 RF OFF를 먼저, PSU output OFF를 다음으로 실행하고 cleanup 실패도 보고한다.

N6752A digitizer의 역할과 한계

10.24 µs minimum interval, 약 97.656 kSa/s는 ms-scale bias droop와 thermal trend에는 유용하지만 RF carrier와 빠른 modulation envelope를 직접 capture하지 않는다. 또한 N6752A에서 voltage와 current의 완전 동시 digitized power array라고 가정하지 않는다. 빠른 instantaneous Pdc가 필요하면 동시성 사양이 맞는 module/SMU 또는 외부 probes를 선택한다.

PA 자동화에 포함할 stop condition

  • 예상보다 큰 idle/current step 또는 CC entry
  • DUT input, output, temperature limit
  • PSU OVP/OCP, unregulated/status fault
  • SG source compression/unlevel
  • Sensor overrange 또는 SA input overload
  • 통신 timeout, trigger timeout, stale data
3

수식·규격 · 어떻게 검증할까?

dBm을 watt로 바꾼 뒤 효율과 열을 계산하자

수식 열기DC input power
P_DC = mean(v(t) · i(t))

DC가 안정적이면 VDD × IDD로 근사할 수 있다. Pulsed supply droop에서는 mean(v) × mean(i)가 mean(v·i)와 다를 수 있으므로 동시성 조건을 기록한다.

수식 열기Power-added efficiency
PAE = (P_RF,out − P_RF,in) / P_DC × 100%

Pin과 Pout은 cable/coupler loss를 보정한 DUT reference plane 값이어야 한다. dBm을 직접 빼서 분자에 넣지 말고 각각 watt로 변환한다.

수식 열기Drain efficiency와 dissipated power
η_D = P_RF,out / P_DC,   P_heat ≈ P_DC + P_RF,in − P_RF,out

PAE와 drain efficiency는 RF input을 처리하는 방식이 다르다. Dissipated power는 thermal system이 제거해야 할 1차 근사이며 harmonic, leakage와 다른 port power도 uncertainty에 포함될 수 있다.

PSU는 PA의 RF 결과를 직접 측정하지 않는다. 좋은 자동화는 장비마다 책임을 분리하고 point ID, timestamp, reference plane, aperture와 uncertainty로 다시 결합한다.

단원을 닫기 전에

같은 조건으로 설명하고 재현할 수 있나요?

완료 기준

  • DC power, drain efficiency와 PAE를 구분한다.
  • RF Pin/Pout은 PSU가 측정하지 않으며 sensor/SA가 필요함을 장비 의존성으로 설명한다.
  • Average·burst·thermal droop 결과의 time aperture와 trigger를 맞춘다.

대표 bench

Source
N5182B 등 SG와 N6705C/N6752A DC bias
DUT
Connectorized PA module, low-power bring-up 후 RF drive sweep
Analyzer
Input/output power sensors 또는 SA/VSA와 PSU digitized V/I

근거와 더 읽을 자료

  1. 장비 문서N6700 Modular Power System Specifications GuideKeysight Technologies
  2. Application noteMeasuring Power Added Efficiency of RF Power AmplifiersKeysight Technologies