放大器設計師一直都喜歡用負載拉移系統(tǒng)功能為所選晶體管開發(fā)阻抗匹配網(wǎng)絡。在線性系統(tǒng)中，簡單地把小信號輸入阻抗的復共軛用作源匹配網(wǎng)絡,、把小信號輸出阻抗的復共軛用作負載匹配網(wǎng)絡就可以了,。但針對功率器件和它們的非線性特性，負載拉移系統(tǒng)可以提供必要的信息最大限度地提高寬頻率范圍內(nèi)的功率轉移和輸出功率,。
負載拉移技術需要研究有源器件(比如功率晶體管)對源和負載阻抗變化的響應,。負載拉移系統(tǒng)提供了改變阻抗的途徑，還能針對最佳大信號條件表征器件,。諧波負載拉移技術是基頻負載拉移測量的擴展,，用于研究待測器件(DUT)在負載阻抗ZL與基準測試頻率和一個或多個基頻諧波頻率組合方面的響應性能。這種方法經(jīng)常用來提高高壓縮放大器的效率,，或降低工作在功率回退狀態(tài)下的放大器的誤差向量幅度(EVM),。
呈現(xiàn)給DUT的阻抗可以用好幾種格式表述：阻抗ZL(包括R+jX)、電壓駐波比VSWR(作為幅度和相位中的復數(shù))和反射系數(shù)ΓL(作為幅度和相位中的復數(shù)),。把DUT想像成一種雙端口器件(圖1),，出現(xiàn)在DUT上的反射幅度ΓL就只是a2/b2，或反射波和前向行波之比,。通用公式可以寫成：
Γx,，n(fn) = ax，n(fn)/bx,，n(fn)
在傳統(tǒng)的無源機械式調(diào)諧器系統(tǒng)中,，反射產(chǎn)生的原因是由于使用金屬探測器(也稱為調(diào)諧塊)部分中斷了壓風管路的電場。探測器以某一可變的深度插入壓風管路;探測器插入壓風管路并中斷電場的深度越深,，反射幅度ΓL就越大,。沿著厚膜線長度滑動探測器將改變反射的相位。因此,，通過選擇相對壓風管路合適的探測器垂直和水平位置,，DUT上可以呈現(xiàn)Smith Chart上的任何阻抗。
只關注基頻阻抗的基準負載拉移調(diào)諧可以用一個調(diào)諧探測器或多個調(diào)諧探測器組合實現(xiàn),。諧波負載拉移調(diào)諧能夠使用級聯(lián)或濾波配置方式組合兩個,、三個或多個探測器實現(xiàn)。
在使用無源機械調(diào)諧器時,，很明顯a2總是要小于b2,，原因是調(diào)諧器的反射限制(不是所有能量都可以被反射)以及DUT和調(diào)諧器之間的損耗(能量在到達調(diào)諧器時已有耗散，從而降低了可以被反射的能量值),。假設ΓL=1左右的諧波阻抗代表理論上理想的端接狀態(tài),，那么使用機械式調(diào)諧器在DUT參考平面可取得的值范圍應在ΓL=0.8和ΓL=0.92之間。
在通信和其它系統(tǒng)中越來越多地使用調(diào)制寬帶信號對傳統(tǒng)負載拉移系統(tǒng)提出了很大的挑戰(zhàn),。傳統(tǒng)負載拉移系統(tǒng)設計工作在離散頻率,，而寬帶信號所占的頻譜段通常為10MHz或更寬,。誠然，負載拉移系統(tǒng)也會在比如10MHz寬的帶寬上呈現(xiàn)一定的阻抗,，雖然與調(diào)諧的中心頻率阻抗值不盡相同,。在寬帶信號的帶寬上可能呈現(xiàn)出巨大差異的阻抗，因為包括探測器,、電纜,、夾具和調(diào)諧器本身在內(nèi)的DUT和阻抗調(diào)諧器之間存在相位延遲。這將導致容易令人誤解的放大器品質(zhì)因數(shù)值,，如功率附加效率(PAE)和相鄰通道功率比(ACPR),，并導致可能令人誤解的功率放大器性能結果。圖2演示了調(diào)諧阻抗上的相位延遲效應,。在這個例子中,，2.58MHz帶寬的寬帶信號與標準非優(yōu)化負載拉移系統(tǒng)一起使用，產(chǎn)生的相移是3度/MHz或信號帶寬上的7.74度,。對于具有40MHz帶寬的多通道WCDMA信號來說,，相移將為120度。
自從20世紀70年代后,，IEEE出版物中就引用了有源閉環(huán)負載拉移方法,。這種方法使用放大版的b2作為反射信號a2。為了達到這個目的,，需要使用耦合器或環(huán)形器引導來自DUT的信號b2經(jīng)過可變放大級電路控制幅度和相位,，最后重新將信號作為a2回注入器件。圖3顯示了典型閉環(huán)系統(tǒng)的功能框圖,。
這種技術與傳統(tǒng)機械式負載拉移調(diào)諧器相比有多方面的優(yōu)勢,，包括速度、伽瑪控制和方便集成,，尤其在晶圓上的測試系統(tǒng)中,。由于系統(tǒng)采用電氣調(diào)諧方式，沒有活動的機械部件,，因此調(diào)諧過程相當快速,。閉環(huán)配置中的放大器可以用來增加a2，以便ΓL能夠在DUT的參考平面接近單位1,。副作用是,，由于無源器件的漏電流在有源閉環(huán)負載拉移系統(tǒng)中可能出現(xiàn)振蕩。因此需要采用較強的濾波來減少振蕩發(fā)生的機會,，因為這種振蕩通常會使系統(tǒng)接近窄帶。有源方法不能解決機械式負載拉移系統(tǒng)的相位延遲問題,。事實上,，調(diào)諧環(huán)路長度的增加可能導致相對DUT參考平面的相位延遲增加。商用閉環(huán)有源負載拉移系統(tǒng)相移為30度/MHz或信號帶寬上的77.4度。對于上述40MHz的WCDMA信號來說,，相移將是1200度,。最后，在有源閉環(huán)負載拉移方法中使用大功率線性放大器可能會增加相當多的系統(tǒng)成本,。