第 383 期
直流偏置器的結構和原理
biast由超寬頻、接近理想化、沒有諧振點的高頻電感和電容組成。
biast的dc埠由乙個饋電電感組成，用於新增直流偏置、隔離交流資訊，防止rf埠的高頻訊號洩露到供電系統，理想條件下，dc端不會對射頻端訊號造成任何影響；
biast的rf埠由乙個阻擋電容組成，用於輸入射頻訊號，同時可以阻擋偏置埠的直流電壓洩露到後續電路或測試儀器；biast的rf&dc埠連線到裝置，該裝置可以同時看到直流偏置電壓和射頻訊號。
直流偏置器的重要指標
1、rf端與dc端隔離度
隔離度指的是電感阻止rf埠的射頻訊號流向dc埠的能力，單位通常用db表示。理論上隔離度越大越好。如果某個biast的隔離度指標較差，射頻訊號會洩露進入供電系統，對系統效能造成影響。
2、群時延
群時延即系統在某頻率處的相位(相移)對於頻率的變化率。寬頻訊號經過媒質傳輸路徑或裝置中的線性元件時，其各個頻譜分量的相速不同，元器件對各頻譜分量的響應也不一樣,這都會引起到達接收端的訊號因各頻率分量的相移或時延不同而產生相位關係的紊亂,即相位失真。理想的群時延曲線應該是一條沒有波動的直線。群時延的振動幅度越小越好。
對於biast來說，群時延變化越小，訊號的影響也就越小。假如某接入系統的biast群時延變化很大，會導致訊號的相位失真，在示波器上可以觀測到明顯的相移。
3、rf頻寬
rf頻寬是上限3db截止點和下限3db截止點之間的頻率範圍，即biast的通頻帶。3db頻率截止點是相對於通頻帶內平均功率衰減了3db的點。rf的頻寬越寬越好。如果訊號頻率範圍超出了biast的通頻帶，biast通頻帶外的訊號就會被大量衰減。
4、dc端偏置電流
dc端偏置電流是從dc端輸入，經過電感的電流，主要受到dc埠電感能承受電流最大值的限制。dc端偏置電流的值越大代表指標越好。當實際電流超過偏置電流的上限時，dc埠的電感處於電流飽和狀態。biast的效能在這種狀態下會受到影響，器件可能會因電流過大而損壞，導致biast無法正常工作。
直流偏置器的應用
1、寬頻放大器
有的寬頻放大器，內部沒有隔直電容，且輸出端需要供電，需要新增biast給放大器提供穩定的工作條件。
放大器與biast示意圖
上圖中，在放大器的輸出端新增了biast，用於輸出端饋電。
當放大器需要新增biast進行饋電的時候，重點關注biast的某些指標：biast通頻帶、rf端輸入功率最大值、s21引數、s22引數、s11引數、上公升下降時間和抖動等。
a、確定放大器的頻率範圍與biast的頻率範圍。在選擇biast的時候要確保biast的通頻帶範圍要大於等於寬頻放大器的頻率範圍。
b、檢視放大器最大輸出功率，對比biast的rf端輸入功率最大值。在選購biast的時候，要確保biast最大輸入功率值要大於放大器的最大輸出功率值。
c、檢視放大器增益(gain)，對比biast的s21引數指標。選擇biast的時候要關注s21引數的最大插損，將放大器增益與biast插損疊加得出最終輸出的增益值，用以判斷是否符合使用要求。
d、對比各廠家biast的s22、s11引數。s11、s22引數越小越好。
tr1為biast的上公升時間，tr2為放大器的上公升時間，下降時間和抖動與此類似。所以只需要關注biast的上公升下降時間與抖動的數值，數值越小代表指標越好。
2、光纖通訊，雷射器驅動
雷射器對過電流、過電壓以及靜電干擾極為敏感。因此，需要穩定的工作條件與可靠的資料輸入，目前主流的解決辦法是使用biast進行雷射器驅動。下圖為biast與雷射器驅動示意圖，雷射器所需驅動電流通過偏置器dc端注入，所需的通訊資料通過rf埠注入。
biast與雷射器驅動示意圖
雷射器有以下幾個關鍵指標：閾值電流、操作電流、操作電壓、調製頻率。當考慮到雷射器的調製頻率時，需要關注的是biast的頻率範圍，假如雷射器的調製頻率範圍是》100mhz,而biast的頻率範圍是從500mhz到40ghz。那麼從100mhz到500mhz頻率之間的訊號會被急劇衰減，導致這一段的訊號無法正常輸入到雷射器中，無法實現調製的目的。所以應當選取頻率範圍大於雷射器的調製頻率的biast。
考慮到雷射二極體的閾值電流和工作電流的時候，需要關注的biast的指標是dc端最大電流值。雷射二極體閾值電流就是雷射二極體可以產生雷射的最小電流值，當電流低於閾值電流時，雷射器無法發射雷射。當biast的最大電流值大於雷射二極體的工作電流時，雷射二極體可以正常工作。
3、 電光調製器驅動
biast可以用於電光調製器的直流偏置埠，是一項十分成熟的應用，biast已成為電光調製器的必備元件。在電光調製過程中，biast扮演著至關重要的角色。如下圖所示為biast驅動電光調製器的示意圖，biast的rf端作為調製器的資料輸入源，dc端作為mzm偏置調節的供電輸入，rf&dc端把訊號輸入調製器，完成電光調製。可以看出沒有biast就無法完成電光調製器的調製。
biast與電光調製器示意圖
電光調製器的直流偏置埠電壓和電光頻寬是電光調製器的關鍵指標，應與之對比的指標是biast的頻率範圍。比如某款電光調製器的電光頻寬是0.15ghz至10ghz，如果biast的頻率範圍是從10mhz到4.2ghz，那麼在4.2ghz到10ghz之間的頻率範圍將無法正常調製。
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