提高RF微波測試正確性

避免切換相關(guān)的問題

切換對整體系統(tǒng)功能的運(yùn)作相當(dāng)重要，可以將儀器和DUT 之間的信號與電源供應(yīng)連接作業(yè)自動化。由于大部分作為信號源以及需要量測的信號都會經(jīng)過切換矩陣，因此其規(guī)格若有任何缺失，可能會影響量測的效能、速度和穩(wěn)定。在高頻下，有三項(xiàng)規(guī)格特別重要：隔離度、VSWR 和注入損耗。

• 擴(kuò)大隔離

存在一個(gè)或多個(gè)高功率的信號時(shí)，信號路徑間的漏可能會讓低功率信號的量測變得極為困難。（當(dāng)高功率和低功率的信號同時(shí)繞經(jīng)一個(gè)切換矩陣時(shí)，最可能發(fā)生這種狀況。）秘訣：選擇隔離度規(guī)格為90 dB 或更佳的切換器，這樣一來就可以減少漏，可能也比較不需要將信號繞經(jīng)不同的切換組件了。

• 降低VSWR

高VSWR 可能造成相位誤差，因而影響向量和調(diào)變量測 的準(zhǔn)確度。切換矩陣的VSWR 與矩陣中使用之同軸切換器的VSWR 直接相關(guān)，而個(gè)別切換器的VSWR 會取決于它的機(jī)構(gòu)尺寸和容許度。秘訣：可以使用與所需的頻寬相較算是短的纜線，進(jìn)一步將VSWR 降到最低。如果因?yàn)楦哳l寬的需求或機(jī)構(gòu)上的要求而無法使用短的纜線，那么最好的替代方法就是透過損耗墊或損耗性纜線，將注入損耗加入傳輸線中，如此一來，就可以在想要的頻率范圍，減小VSWR 引起之漣波的振幅，不過，代價(jià)是整體的注入損耗較高。

• 控制注入損耗

在較高的頻率，注入損耗容易變成一個(gè)問題，其規(guī)格通常是以表格或方程式的形式，相對于頻率來訂定的。秘訣：隨著切換器逐漸老化，其注入損耗可能會改變，因此要留意“注入損耗的穩(wěn)定”或“注入損耗的穩(wěn)定度”這類的規(guī)格，這種規(guī)格的有效性可以持續(xù)到產(chǎn)品預(yù)計(jì)的使用壽命到期時(shí)。t解這種最糟情況下的損耗值可以協(xié)助控管誤差量。

評估信號整波器

如秘訣三所述，DUT、其測試要求及其所在的位置會決定是否要將被動或主動式信號整波器加入信號路徑中。整波器可以是獨(dú)立運(yùn)作的裝置或是內(nèi)建在切換矩陣中，放大器、衰減器和轉(zhuǎn)頻器是最常用的信號整波元件。

放大器

如果需要進(jìn)行精確的振幅量測，或是如果信號是透過很長的纜線來傳送，那么可能就需要提供額外的信號增益。有幾項(xiàng)重要的規(guī)格可以協(xié)助確定所要使用的放大器是否合適。

• VSWR

放大器最惡名昭彰的問題是VSWR 不佳。秘訣：將衰減器或隔離器（雖然這兩者的頻寬較有限）連接到放大器的輸出，可以減輕VSWR 的問題。

• 交互調(diào)變

量測DUT 頻寬以外的交互調(diào)變失真或旁生發(fā)射噪音時(shí)，放大器的頻寬相當(dāng)重要。秘訣：要慎防動態(tài)范圍不佳或有很低的1 dB 壓縮點(diǎn)的放大器，因?yàn)槿舸嬖诤軓?qiáng)的基頻信號時(shí)，這種放大器會造成足以影響諧波量測結(jié)果的交互調(diào)變失真。

• 雜波（spur）

切換式電源供應(yīng)器可能會產(chǎn)生與切換頻率（通常為100-200kHz）有關(guān)的雜波。秘訣：避免使用含切換式電源供應(yīng)器的放大器或任何其它的元件。

衰減器

機(jī)電式（electromechanical）和電子式的設(shè)計(jì)在管理信號位準(zhǔn)上，可提供不同程度的彈性和精確度。機(jī)電式衰減器裼梅擲朧角謝黃鰨一般的步進(jìn)解析度為1 或10 dB。電子式衰減器可提供幾乎連續(xù)的設(shè)定，解析度為0.1 或0.25 dB；然而，裼PIN 二極體型切換器的衰減器可能會產(chǎn)生足以發(fā)生“視頻漏”的尖峰波（spike），而影響量測的結(jié)果。秘訣：視需要串接機(jī)電式和電子式衰減器，以提供較佳的衰減控制。秘訣：需留意衰減器接頭上使用的電鍍材料，舉例來說，鎳在高功率位準(zhǔn)下會變成非線性，且會造成交互調(diào)變失真，因此要選擇較高品質(zhì)的接頭，如金制的。

轉(zhuǎn)頻器

當(dāng)DUT 與測試系統(tǒng)相隔較遠(yuǎn)時(shí)，可以使用降頻器將信號轉(zhuǎn)移到較低的頻率范圍，藉此減少纜線過長所造成的注入損耗。秘訣：在測試系統(tǒng)端，可以使用升頻器，將信號恢偷皆本的頻率，不過，可能也需要加入濾波的功能，以便將轉(zhuǎn)換過程中產(chǎn)生的多余頻率成份濾除。

秘訣：執(zhí)行向量或調(diào)變量測時(shí)，若使用了多組信號、多條路徑或多次轉(zhuǎn)換，就必須使用某種形式的鎖相機(jī)制，以確保準(zhǔn)確的結(jié)果。做法是：將儀器和轉(zhuǎn)頻器連接到共通的頻率參考點(diǎn)，然后量測每一組信號相對于參考信號的相位。

秘訣五：檢查切換器的操作屬性

切換矩陣要裼媚囊恢旨際跏保除了電性效能外，再進(jìn)一步考量操作上的特性，如使用壽命、電源需求及失效/ 故障安全防護(hù)（fail-safe）功能等因素，將可協(xié)助您做出正確的選擇。

機(jī)電式vs. 電子式

機(jī)電式切換器包含眾多會移動的機(jī)構(gòu)零件和實(shí)體接點(diǎn)，因此容易有品質(zhì)惡化速度相對較快的問題，會降低其穩(wěn)定和縮短有限的壽命。相反地，電子式切換器沒有會移動的機(jī)構(gòu)零件，因此具有較長的使用壽命和更高的穩(wěn)定。實(shí)務(wù)上，應(yīng)該選擇哪一種比較好？部分因素會取決于系統(tǒng)實(shí)際需要的切換開關(guān)次數(shù)：要考量每次測試的閉合次數(shù)、每天的測試次數(shù)、以及系統(tǒng)預(yù)期的使用壽命等因素。

另一個(gè)實(shí)際的考量是所繞接之信號的功率位準(zhǔn)。切換高功率的信號會損壞大部分的切換器、降低穩(wěn)定和縮短使用壽命。秘訣：若要防止機(jī)電式或電子式切換器的壽命提早結(jié)束，可以設(shè)定系統(tǒng)的儀器在打開或關(guān)閉矩陣中的任何切換器之前，先降低信號的位準(zhǔn)。

自鎖式（latching）vs. 非自鎖式（non-latching）

機(jī)電式切換器內(nèi)部會使用自鎖式或非自鎖式繼電器。大部分的自鎖式繼電器會需要一個(gè)100-200 msec 的直流電源脈沖來打開或關(guān)閉繼電器。為了將電源需求減到最低，有些開發(fā)人員會設(shè)定系統(tǒng)依序或以一次一小批的方式，打開這些切換器（雖然這樣做會延長總切換時(shí)間）。而非自鎖式切換器需要固定的電源，通常為200 mA 時(shí)24V，才能保持接觸連通的狀態(tài)。在一個(gè)大型的切換矩陣中，非自鎖式切換器可能會在系統(tǒng)機(jī)架內(nèi)產(chǎn)生足以影響量測效能的熱度。秘訣：如果選擇使用非自鎖式切換器，需檢查實(shí)際的溫度上升情形，并且要有心理準(zhǔn)備：系統(tǒng)機(jī)架中可能要另外加入冷卻裝置。

秘訣：t解這兩種切換器在電源中斷或緊急斷電后的作為是非常重要的。若要達(dá)到最高的安全性，可選擇當(dāng)電源恢褪保會回偷揭閻狀態(tài)或設(shè)定的切換矩陣。非自鎖式切換器通常是失效/ 故障安全防護(hù)的優(yōu)先選擇，因?yàn)楫?dāng)電源中斷時(shí)，它們會打開，而且直到測試程式供電之前都不會閉合。不過，自鎖式切換器如果包含在電源中斷時(shí)，會將自己鎖入安全模式的硬體和韌體的話，也可以具有失效或故障時(shí)的安全防護(hù)能力。