如何提高射頻測試儀器的射頻測量技術(shù)

概覽

　　現代射頻儀器具有遠遠超過(guò)其前代產(chǎn)品的令人印象深刻的測量能力和精度。然而，如果不能提供高品質(zhì)的信號，這些儀器就不能充分發(fā)揮其潛能。完備的測量方法和注意事項可以保證您能夠充分獲取在射頻儀器上投資的收益。

　　獲得可靠的射頻測量

　　射頻測量通常在理論上很簡(jiǎn)單，但付諸實(shí)施的時(shí)候卻困難重重。您能夠很容易地從當代射頻儀器所提供的廣泛測量手段中獲得核心的射頻測量結果，例如功率，頻率和噪聲。但是，獲得結果與獲得正確結果則有著(zhù)天壤之別。通過(guò)在您的整個(gè)射頻測量過(guò)程中執行最優(yōu)方法，您可以確保一個(gè)可靠、精確并且可重復的結果。

　　理解專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)

　　例如精度、可重復性、分辨率和不確定性這些專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)經(jīng)常在各種各樣的射頻應用中被混雜和誤用，從而增加了混亂，減少了測量的可信性。在進(jìn)行射頻測量時(shí)理解一些關(guān)鍵的專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)和它們的適用環(huán)境是必要的。

　　例如，當想要在相近刻度上辨明正確的讀數時(shí)，儀器上的數字顯示會(huì )比模擬的測量?jì)x表更容易使用。然而，即使數字顯示對一次測量給出了小數點(diǎn)后的三位數字，你也不能推斷出該儀器及其測量的分辨率和精度。

　　因為顯示給出千分之一分貝的功率或分數赫茲的頻率并不意味著(zhù)該儀器具有測量這些細微變化的能力。通常這些顯示的位數遠遠超過(guò)了儀器在這一水平的測量能力。要充分了解一個(gè)射頻儀器的測量能力，往往要參考說(shuō)明書(shū)或數據表。

　　前后一致的定義可以減少您測量中可能出現的混淆。以下是您在使用中會(huì )經(jīng)?？吹降囊恍╆P(guān)鍵術(shù)語(yǔ)：

　　分辨率-儀器所能可靠檢測到的最小改變

　　重復性-在同樣條件下多次進(jìn)行同一測量獲得相同結果的能力

　　不確定性-對被測量的準確值缺乏認知部分的量化

　　精度-儀器在一定誤差范圍內測量一個(gè)參數實(shí)際/絕對值的能力

　　不確定性是始終存在的，對誤差來(lái)源的評估可以幫助確定測量的不確定度。除上述外，還有一些相關(guān)術(shù)語(yǔ)在依據美國國家標準與技術(shù)研究所(NIST)或其它標準機構的說(shuō)明文件來(lái)描繪性能時(shí)會(huì )有用?？擅枋鲂允潜ＷC所有的測量器件有一個(gè)共同的絕對基準所必須的。所謂規范是指保證性能由校準溯源到NIST的測試設備產(chǎn)生。典型往往意味著(zhù)性能是百分之百測試，但不包括測量不確定因素。象征性的表現通常是補充信息，不是在每個(gè)儀器上的普遍測量。

　　精度是儀器在規定的誤差范圍內測量參數絕對值的能力。換句話(huà)說(shuō)，X加減Y，沒(méi)有誤差限制(和單位)一個(gè)34的測量值是沒(méi)有意義的。同樣地，一個(gè)5的誤差說(shuō)明也是沒(méi)有用的，甚至一個(gè)百分之五的誤差說(shuō)明也幾乎沒(méi)有幫助。那到底是正或負百分之五，還是正百分之三和負百分之二?為了準確，精度應該像這樣規定，例如34V+/-1V,34V+/-1%,或34V+2/-1V。

　　請多花時(shí)間了解射頻測量的術(shù)語(yǔ)并熟悉它們的意義。您關(guān)于測量的表達越準確，結果就越利于理解也越可信。

　　了解你的被測試裝置

　　被測試裝置(DUT)的性能會(huì )顯著(zhù)影響射頻測量。例如，溫度會(huì )影響穩定性，并因此與可重復性密切相關(guān)。許多射頻器件和射頻儀器沒(méi)有對溫度變化的內部補償。因此，它們必須在穩定的溫度下工作以使溫度漂移引起的測量誤差最小。當前的環(huán)境(例如，空調循環(huán)的開(kāi)啟與關(guān)閉，覆蓋物和面板的移除或增加，處于戶(hù)外或室內，以及是否接近熱源)會(huì )有很大影響。需要注意適當的預熱時(shí)間、被測試裝置的冷卻需求和周邊的環(huán)境以確保溫度穩定性。

　　在有源器件中，過(guò)高的功率會(huì )導致發(fā)熱。例如，在測試高功率放大器時(shí)，被測試器件本身可以保持溫度穩定，但是下游組件會(huì )怎么樣呢?看看是否有開(kāi)關(guān)或衰減器因為放大器的輸出而被加熱。尋找由放大器產(chǎn)生的異常信號，例如諧波。電源線(xiàn)容易受到可直接疊加到輸出的環(huán)境噪聲的影響。而且，測量放大器的線(xiàn)性參數(增益和相位)，隨后卻發(fā)現放大器同時(shí)處于被壓縮狀態(tài)是令人沮喪的。所有這些都影響了射頻測量的精度。在器件被測試前對其本身、其運作方式以及它對射頻測量參數的影響進(jìn)行了解，會(huì )得到有意義的結果。

　　識別出現不確定性的方面

　　僅僅匹配射頻測試設備的數據表格說(shuō)明與被測試裝置的測試要求是不夠的。這在更高頻率或者失配的射頻測量中尤其明顯，除其它外，還有放大不確定性。在測量的每個(gè)步驟中引入的誤差會(huì )使總體結果出現偏差。當一個(gè)不正確的測量結果出現時(shí)，你應該在質(zhì)疑被測量裝置存在問(wèn)題之前首先懷疑測量出現錯誤。

　　請在測量過(guò)程中了解儀器儀表以及被測試裝置的關(guān)鍵操作規范。在其它規范中，了解匹配，頻率響應，噪聲系數和功率。同時(shí)，也要了解這些參數的容許誤差。請記住如下要素：

　　射頻開(kāi)關(guān)重復性，老化和功率處理

　　耦合器的指向性，電纜的相穩定性以及適配器的插入損耗和回波損耗

　　電路板線(xiàn)路的阻抗質(zhì)量，器件插座和電路板的開(kāi)關(guān)轉換

　　測量中的電磁干擾(EMI)輻射和耦合

　　一些通常沒(méi)有被認真考慮的項目，例如冷卻、諧波、激勵以及其他非線(xiàn)性行為也能夠增加測量中的誤差。審視整個(gè)測試設備并確定每一塊的誤差分布以獲得對預期測量不確定性的實(shí)際評價(jià)。找出誤差原因和它們對精度、重復性和不確定性的影響。這可以得到更好的結果，使您能更加有效和有意義地分配預算和資源。

　　注意所有的連接和組件

　　開(kāi)發(fā)、設計、測試以及將產(chǎn)品推廣到市場(chǎng)這一系列的花費是一筆相當大的投資。一個(gè)公司的成敗與否取決于產(chǎn)品的性能。在高性能的射頻測試設備上的支出是有重要意義的，因為這能夠表明產(chǎn)品達到或超過(guò)與市場(chǎng)份額掛鉤的關(guān)鍵技術(shù)要求。此外它還代表了一種競爭優(yōu)勢和公司收入的主要增加來(lái)源。