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如何让RF仪器测量发挥最大效能?
[发布时间]:2012年4月10日 [来源]:电子发烧友 [点击率]:4814
【导读】: 新款 RF 仪器均具备绝佳的精确度与测量功能,已大幅超越之前的产品,但如果信号无法达到一定质量,这些仪器也无法发挥其功能;声音测量实际操作与相关要素,将可让使用者完全了解自己投资的 RF仪器。进行...

找出不确定性的范围

若要比对 RF 测试设备的规格与 DUT 的测量需求,还略显不足;如果 RF 测量操作的频率较高,而仪器又较不符合所需规格时,更加扩大不确定性的范围。接着各个测量步骤均可能发生错误,进而影响整体结果。当进行错误测量时,应先找出测量操作的可能错误,再找出可能影响的 DUT。

使用者应该了解仪器的重要操作规格,还有各个测量步骤所牵连的设备 (包含 DUT 在内);而其它相关规格则应了解配对、功率、频率响应与噪声系数。也应了解所有参数的容错范围,并记住如下的参数:

 ˙RF 切换的可重复性、老化程度,与功率承载;

 ˙耦合器的方向系数,连接线的相位稳定性,还有转接器的插入(Insert)损耗与折返损耗 (Return loss);

 ˙电路板线路的阻抗质量、适配卡插槽,与电路板的传输开关情形 ;

 ˙测量操作的电磁波干扰强度。

并未正式纳入考虑的还有冷却、谐波、混附信号(Spur),与其它非线性动作,均可能影响测量操作。可查阅整体设定情形,再找出各个部分的误差幅度,以得到测量不确定性的实际数据。另应找出错误来源,以了解其对精确度、可重复性与不确定性的影响,如此将可得到更精准的测量结果,并可高效率决定预算与资源。

注意所有组件与连结

产品的开发、设计、测试,直到上市的成本,都是巨额的投资。公司的能否延续,可能就以 1 款产品的效能而定生死。对高效能的 RF 测试设备来说,由于必须能满足甚或超过目前市场所需的重要规格,因此其可能投入的资金更是难以估计。除了必须具备竞争优势之外,也可能影响公司的后续营收。

但是昂贵、高效能,且精确校准过的 DUT 与测试系统还不够,针对中间用以衔接设备用的连结组件,也必须考虑其质量与可重复性。若能提升关键规格达 1/10 或 1/5 的 dB,就可能达到高竞争优势。

对绝大部分的标准而言,最好是能达到 1:1.5 的电压驻波比(VSWR),但匹配(Match)的强度也可能影响错误的为匹配的不确定性达 +/-0.35dB (约略值)。当造成过多的不确定性时,就不可能达到 0.2 dB 的关键规格。

其它受到忽略的项目 (如连接线、切换器、衰减器、插槽、转接器,与配件) 也能影响整体的测量结果。如果要开始测量操作,应先达到所需的精确度,接着选择合适的组件。依目前公认的标准,测量系统的效能最好达到 DUT 受测参数的 10 倍之谱。

如果已经拥有高质量的信号路径,则接着就是安排完整的测量实作;使用者应确保清洁并存放连接线、接头,与转接器,就算是最高级的连接线与转接器也会磨损,若零件老化就应淘汰,这些都算测试操作的耗材,并应逐步减少转接器的使用机会。

此外应定期使用扳手与线路量表进行调整,即可尽量避免热切换(Hot-switching);并请注意,应适时静电放电 (Electro-static discharge,ESD)。即便于测试系统与 DUT 之间使用最高质量的组件,若连接的零件过多,也可能造成测量错误。

为测量操作选用正确的工具

根据所要测量的参数与所需的精确度,其测量 DUT 的 RF 设备也有所不同。能投资设备当然最好,但如果仅能发挥设备某部分的效能,就形成预算浪费。如果仅需测量 RF 功率,则 RF 功率计当然优于矢量信号分析仪 (VSA)。

标量(Scalar)仪器仅能测量强度 (振幅),而矢量仪器则可测量强度与相位。就算测量操作不需相位值,则由于矢量仪器的相位信息可找出系统中的无用反射并将之量化,因此也可用以修正错误。

在购买 RF 设备时,价格往往并不等同于功能。高质量的扫频调协频谱分析仪(Swept-tuned spectrum analyzer),往往就能占去大部分的预算;就该款仪器原始的测量功能而言,虽然已可达 ± 1 dB 或较差的精确度并可用于一般测量,但却无法满足绝对 RF 功率的测量需要。同样的,若使用中的仪器可达 -140 dBm/Hz 的噪声水平,此款仪器就难以测量 -155 dBm/Hz 噪声水平的 DUT。

所以请为测量选择正确的工具;若购买的设备效能超出所需的测量精确度太多,就浪费了成本与资源,而且可能排挤到其它部分的预算分配。在某些情况下,连接线与切换器甚至更有助于提升测量质量。

开发测量程序

一旦建构自己所需的最佳实作,就可以将其安装到测量程序中,更有利于整个团队的沟通,接着就能让 RF 测量结果达到更好的可重复性与一致性。举例来说,测量程序的常见问题之一就是:”应多久校准 1 次”。

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