提高RF微波測試正確性

盡管大部分的RF 和微波測試系統所要量測的對象只有區區幾種廣泛的類(lèi)別－放大器、發(fā)射器、接收器等，但每一套個(gè)別的系統卻會(huì )面臨一些不同的環(huán)境條件、要求和挑戰。雖然每一種狀況可能都不一樣，不過(guò)當您在定義任何的RF和微波測試系統時(shí)，卻有三項共通的因素會(huì )相互影響：效能、速度與穩定（repeatability）。在每一位系統開(kāi)發(fā)者面臨的狀況各有不同的情況下，能否在這三項因素間做最佳的取謂關(guān)系著(zhù)量測結果是否能達到要求的正確性（integrity）水準。

在DUT 到量測儀器之間的路徑上（圖1），有許多個(gè)點(diǎn)都會(huì )出現這些因素的取問(wèn)被，本文建議了一個(gè)考量這些取我蛩氐募芄梗并且提供六大秘訣，教您如何克服RF 信號路徑上常會(huì )碰到的問(wèn)題。

圖1：在所有的測試系統架構下，都有很多的機會(huì )可以在效能、速度與穩定之間求取最佳的平衡，以控管量測的正確性。

秘訣一：排定效能、速度與穩定的優(yōu)先順序

為了讓全部六大秘訣有論述的依據，有必要先清我們對效能、速度及穩定的定義。在大部分的情況下，只有其中一個(gè)或兩個(gè)因素會(huì )成為首要的考量條件，主導您的測試需求與設備的選擇。無(wú)論如何，仔細地審視效能、速度與穩定之間的相互影響與取喂叵擔ㄈ綾1 到表3 的摘要所列），將可協(xié)助您掌控特有的需求狀況。

基本的定義

在RF 和微波測試設備中，安捷倫科技對“效能”的定義主要指的是儀器的準確度、量測范圍和頻寬。儀器的準確度包括明訂的振幅和頻率量測絕對準確度；量測范圍指的是動(dòng)態(tài)范圍、失真、噪音位準和相位噪音，這些屬性會(huì )影響信號位準量測的精確度；而頻寬則是指可以處理和分析的頻率寬度或資料速率。速度測試系統的速度或Throughput 會(huì )取決于所使用的硬件、輸入/ 輸出（I/O）介面和軟件，我們的重點(diǎn)將放在硬件和四項會(huì )影響速度的因素上：量測設定時(shí)間、量測執行時(shí)間、資料處理時(shí)間、以及資料傳輸時(shí)間。在RF 和微波的頻率，設定時(shí)間中非常重要的一環(huán)就是DUT 或測試系統在每次變更（例如切換器的開(kāi)或閉、功率位準改變）之后，所需的穩定時(shí)間（settling time）。

穩定一致性對任何測試系統來(lái)說(shuō)，每一次的測試以及每天的測試都能產(chǎn)生一致的結果是非常重要的。然而，穩定佳并不代表精確度也高，因為精確度會(huì )取決于個(gè)別儀器的效能，而穩定指的是無(wú)論明訂的準確度為何，所量測到的結果都是一致的。就每一部?jì)x器而言，穩定可能會(huì )因某些量測或模式而異，因此查看產(chǎn)品的規格或詢(xún)問(wèn)制造商是很重要的。在某些程度內，透過(guò)更多次的平均，或修改演算法以準確地逼近符合標準量測方法所得到的結果，將可以提高穩定。將量測設定（如中心頻率、頻距和衰減位準）的改變次數減到最少，可以達到最佳的穩定一致性。

三者的關(guān)系概述

DUT 的測試要求和商業(yè)上的考量可以協(xié)助您評估效能、速度與穩定之間的相對重要性，一旦您確立了首要的考量條件及其要求的高低程度后，就比較容易理出彼此的關(guān)系及其對系統的影響。表1、表2 和表3 分別就兩種狀況：首要考量條件的要求為高或低，摘要整理了相互間的影響關(guān)系。

表1：以效能為首要的考量條件時(shí)，最重要的相互影響因素是效能和速度。

表2：以速度為首要的考量條件時(shí)，最重要的關(guān)系在于速度和穩定。

表3：以穩定一致性為首要的考量條件時(shí)，最重要的關(guān)系也是穩定一致性和速度。

穩定與效能

在表1 和表3 中，穩定與效能之間有一個(gè)重要的第二層關(guān)系，這是由量測不確定度所串起的一種間接關(guān)系。面對不確定度時(shí)，有些系統開(kāi)發(fā)人員會(huì )設計一個(gè)“誤差量”（error budget），其大小取決于測試要求與系統不確定度之間的差距。影響不確定度的兩大主要因素是絕對準確度（儀器的效能）和量測一致性（穩定）。如果系統中的儀器具有很高的絕對準確度，那么誤差量中就有較大的空間可以容忍較低的穩定。如果儀器可以提供一致的結果，那么誤差量中也會(huì )有較大的空間可以容忍較低的絕對準確度。

多項要求皆“高”

若要滿(mǎn)足“高速與高穩定”或“高效能與高速”這類(lèi)多重的要求，可能就需要使用復雜精密的儀器，其價(jià)格相較于能力較差的設備自然會(huì )稍微高一些。不過(guò)，許多高性能的儀器中可能會(huì )內建硬件加速器，可以加快一些耗時(shí)的作業(yè)，如平均計算和校準。有些機種也可能包含多種演算法，可以計算諸如相鄰頻道功率（ACP）等參數。如果全部三項要求皆“高”，就必須仔細檢查系統的每一個(gè)部份－測試設備、切換子系統、纜線(xiàn)、接頭等。最佳的解決方案很可能價(jià)格也不低，但可以提供一些額外的功能和優(yōu)點(diǎn)。

秘訣二：審視DUT 的本質(zhì)和特性

的自動(dòng)化測試系統可以執行三項基本的任務(wù)：提供信號源、進(jìn)行量測、以及進(jìn)行切換，至于該使用哪一種信號產(chǎn)生器、功率l、頻譜分析儀、網(wǎng)路分析儀、切換矩陣（switch matrix）和纜線(xiàn)，則取決于DUT 的電性和機構屬性。在RF 和微波的頻率，有一些基本的特性需要特別留意。

電性參數

DUT 的基本性質(zhì)是主要的考量：它是被動(dòng)和線(xiàn)性的，或是主動(dòng)和非線(xiàn)性的？被動(dòng)的線(xiàn)性元件較容易處理，因為它們在整個(gè)工作頻寬范圍內所有允許的輸入功率位準下，增益和相位偏移量一般都是固定的。相反地，主動(dòng)元件就需要格外謹慎，因為它們通常具有非線(xiàn)性的工作區域，對輸入功率相當敏感，可能會(huì )在不同的位準產(chǎn)生不同的結果。如此一來(lái)，可能就需要在測試系統中加入放大器或衰減器，以精確地控制功率位準，而且也許還要加入耦合器，將輸入到DUT 的功率位準分一些出來(lái)并確認是否正確。這些額外加入的東西千萬(wàn)不能輕忽：在高頻下，每一個(gè)系統組成要件都具有復數的阻抗值（伴隨有S參數），而且每多一項連接就有可能與DUT 產(chǎn)生不必要的相互影響。