在频域中预测双向直流电源的负载调整率，需结合频率响应特性与负载调整率的时域定义，通过分析电源在频域中的传输系数(S21/S12)和相位响应，建立频域参数与负载调整率之间的关联模型。以下是具体步骤与分析：
一、核心原理
负载调整率定义为输入电压不变时，输出电压随负载电流变化的相对变化量，公式为：
负载调整率=V额定∣V空载−V满载∣×100%
在频域中，电源的频率响应特性(如增益、相位、群延迟)反映了其对负载变化的动态响应能力。通过测量电源在低频段(如直流至kHz级)的传输系数(S21)和相位响应，可间接推导负载调整率：
低频增益稳定性：若电源在低频段的增益(|S21|)波动较小，说明输出电压对负载电流变化的敏感度低，负载调整率可能较小。
相位响应线性度：相位响应在低频段的线性度(即相位随频率变化的斜率)影响群延迟的稳定性。群延迟(τg=−dϕ/dω)的波动会导致输出电压在负载变化时出现时延不一致，进而影响负载调整率。
二、测量步骤
频域测试系统搭建：
使用网络分析仪(如Keysight E5061B)的S参数测试功能，测量电源的S21(正向传输系数)和S12(反向传输系数)。
将网络分析仪的Port 1连接至电源输入端，Port 2连接至输出端，确保连接线缆低损耗、高屏蔽。
设置频率范围为直流至电源的开关频率(如100kHz至1MHz)，以覆盖负载调整率相关的低频段。
校准与误差修正：
使用标准校准件(如直通、负载、短路、开路)对网络分析仪进行校准，消除系统误差。
启用误差修正功能，提高低频段测量精度(尤其是直流附近的相位测量)。
频域数据采集：
启动网络分析仪的扫频测试，记录不同频率下的S21幅度和相位数据。
重点分析低频段(如1kHz以下)的增益和相位特性：
增益波动：计算增益的标准差或最大偏差，评估输出电压对负载电流变化的静态敏感度。
相位线性度：拟合相位随频率变化的曲线，计算斜率(即群延迟)，并分析其波动范围。
负载调整率预测模型：
静态负载调整率预测：
低频增益波动(Δ∣S21∣)与负载调整率正相关。若Δ∣S21∣较小，则负载调整率可能较低。
示例：若在1kHz以下，增益波动为±0.1dB，则负载调整率可能优于1%(需结合具体电源特性验证)。
动态负载调整率预测：
群延迟波动(Δτg)与动态负载调整率相关。若群延迟在低频段稳定(如Δτg<10ns)，则动态负载调整率可能较好。
示例：若群延迟波动为±5ns，则动态负载调整率可能优于5%(需结合电源的闭环控制带宽分析)。
三、关键注意事项
低频测量精度：
直流电源的负载调整率主要关注低频特性，需确保网络分析仪在低频段的相位测量精度(如相位噪声<0.1°)。
若网络分析仪低频性能不足，可改用时间域反射仪(TDR)或示波器配合脉冲信号测量时延，间接推导群延迟。
电源闭环控制影响：
电源的闭环控制(如电压环、电流环)会改变其频率响应特性。需在测试中保持控制参数一致，或分析不同控制模式下的频域差异。
示例：若电源采用双闭环控制，其低频增益可能更平坦，负载调整率更优。
负载类型影响：
不同负载类型(如阻性、容性、感性)对电源的频率响应影响不同。需根据实际应用场景选择代表性负载进行测试。
示例：若电源需驱动容性负载，需分析其在容性负载下的群延迟特性，预测动态负载调整率。
