把握六點(diǎn)助你提高RF微波測(cè)試正確性

盡管大部分的RF 和微波測(cè)試系統(tǒng)所要量測(cè)的對(duì)象只有區(qū)區(qū)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(tǒng)卻會(huì)面臨一些不同的環(huán)境條件、要求和挑戰(zhàn)。雖然每一種狀況可能都不一樣，不過(guò)當(dāng)您在定義任何的RF和微波測(cè)試系統(tǒng)時(shí)，卻有三項(xiàng)共通的因素會(huì)相互影響：效能、速度與穩(wěn)定（repeatability）。在每一位系統(tǒng)開(kāi)發(fā)者面臨的狀況各有不同的情況下，能否在這三項(xiàng)因素間做最佳的取捨將關(guān)系著量測(cè)結(jié)果是否能達(dá)到要求的正確性（integrity）水準(zhǔn)。

在DUT 到量測(cè)儀器之間的路徑上（圖1），有許多個(gè)點(diǎn)都會(huì)出現(xiàn)這些因素的取捨時(shí)機(jī)，本文建議了一個(gè)考量這些取捨因素的架構(gòu)，并且提供六大秘訣，教您如何克服RF 信號(hào)路徑上常會(huì)碰到的問(wèn)題。

圖1：在所有的測(cè)試系統(tǒng)架構(gòu)下，都有很多的機(jī)會(huì)可以在效能、速度與穩(wěn)定之間求取最佳的平衡，以控管量測(cè)的正確性。

1 秘訣一：排定效能、速度與穩(wěn)定的優(yōu)先順序

為了讓全部六大秘訣有論述的依據(jù)，有必要先釐清我們對(duì)效能、速度及穩(wěn)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(dǎo)您的測(cè)試需求與設(shè)備的選擇。無(wú)論如何，仔細(xì)地審視效能、速度與穩(wěn)定之間的相互影響與取捨關(guān)系（如表1 到表3 的摘要所列），將可協(xié)助您掌控特有的需求狀況。

1.1 基本的定義
在RF 和微波測(cè)試設(shè)備中，安捷倫科技對(duì)“效能”的定義主要指的是儀器的準(zhǔn)確度、量測(cè)范圍和頻寬。儀器的準(zhǔn)確度包括明訂的振幅和頻率量測(cè)絕對(duì)準(zhǔn)確度；量測(cè)范圍指的是動(dòng)態(tài)范圍、失真、噪音位準(zhǔn)和相位噪音，這些屬性會(huì)影響信號(hào)位準(zhǔn)量測(cè)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(cè)試系統(tǒng)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(xiàng)會(huì)影響速度的因素上：量測(cè)設(shè)定時(shí)間、量測(cè)執(zhí)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(shè)定時(shí)間中非常重要的一環(huán)就是DUT 或測(cè)試系統(tǒng)在每次變更（例如切換器的開(kāi)或閉、功率位準(zhǔn)改變）之后， 所需的穩(wěn)定時(shí)間（settling time）。

穩(wěn)定一致性對(duì)任何測(cè)試系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，每一次的測(cè)試以及每天的測(cè)試都能產(chǎn)生一致的結(jié)果是非常重要的。然而，穩(wěn)定佳并不代表精確度也高，因?yàn)榫_度會(huì)取決于個(gè)別儀器的效能，而穩(wěn)定指的是無(wú)論明訂的準(zhǔn)確度為何，所量測(cè)到的結(jié)果都是一致的。就每一部?jī)x器而言，穩(wěn)定可能會(huì)因某些量測(cè)或模式而異，因此查看產(chǎn)品的規(guī)格或詢問(wèn)制造商是很重要的。在某些程度內(nèi)，透過(guò)更多次的平均，或修改演算法以準(zhǔn)確地逼近符合標(biāo)準(zhǔn)量測(cè)方法所得到的結(jié)果，將可以提高穩(wěn)定。將量測(cè)設(shè)定（如中心頻率、頻距和衰減位準(zhǔn)）的改變次數(shù)減到最少，可以達(dá)到最佳的穩(wěn)定一致性。

1.2 三者的關(guān)系概述
DUT 的測(cè)試要求和商業(yè)上的考量可以協(xié)助您評(píng)估效能、速度與穩(wěn)定之間的相對(duì)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(duì)系統(tǒng)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。

在表1 和表3 中，穩(wěn)定與效能之間有一個(gè)重要的第二層關(guān)系，這是由量測(cè)不確定度所串起的一種間接關(guān)系。面對(duì)不確定度時(shí)，有些系統(tǒng)開(kāi)發(fā)人員會(huì)設(shè)計(jì)一個(gè)“誤差量”（error budget），其大小取決于測(cè)試要求與系統(tǒng)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(duì)準(zhǔn)確度（儀器的效能）和量測(cè)一致性（穩(wěn)定）。如果系統(tǒng)中的儀器具有很高的絕對(duì)準(zhǔn)確度，那么誤差量中就有較大的空間可以容忍較低的穩(wěn)定。如果儀器可以提供一致的結(jié)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(duì)準(zhǔn)確度。

1.4 多項(xiàng)要求皆“高”
若要滿足“高速與高穩(wěn)定”或“高效能與高速”這類(lèi)多重的要求，可能就需要使用復(fù)雜精密的儀器，其價(jià)格相較于能力較差的設(shè)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(nèi)建硬件加速器，可以加快一些耗時(shí)的作業(yè)，如平均計(jì)算和校準(zhǔn)。有些機(jī)種也可能包含多種演算法，可以計(jì)算諸如相鄰頻道功率（ACP）等參數(shù)。如果全部三項(xiàng)要求皆“高”，就必須仔細(xì)檢查系統(tǒng)的每一個(gè)部份－測(cè)試設(shè)備、切換子系統(tǒng)、纜線、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)。

2 秘訣二：審視DUT 的本質(zhì)和特性

自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)可以執(zhí)行三項(xiàng)基本的任務(wù)：提供信號(hào)源、進(jìn)行量測(cè)、以及進(jìn)行切換，至于該使用哪一種信號(hào)產(chǎn)生器、功率錶、頻譜分析儀、網(wǎng)路分析儀、切換矩陣（switch matrix）和纜線，則取決于DUT 的電性和機(jī)構(gòu)屬性。在RF 和微波的頻率，有一些基本的特性需要特別留意。

2.1 電性參數(shù)
DUT 的基本性質(zhì)是主要的考量：它是被動(dòng)和線性的，或是主動(dòng)和非線性的？被動(dòng)的線性元件較容易處理，因?yàn)樗鼈冊(cè)谡麄€(gè)工作頻寬范圍內(nèi)所有允許的輸入功率位準(zhǔn)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(jǐn)慎，因?yàn)樗鼈兺ǔ＞哂蟹蔷€性的工作區(qū)域，對(duì)輸入功率相當(dāng)敏感，可能會(huì)在不同的位準(zhǔn)產(chǎn)生不同的結(jié)果。如此一來(lái)，可能就需要在測(cè)試系統(tǒng)中加入放大器或衰減器，以精確地控制功率位準(zhǔn)，而且也許還要加入耦合器，將輸入到DUT 的功率位準(zhǔn)分一些出來(lái)并確認(rèn)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(tǒng)組成要件都具有復(fù)數(shù)的阻抗值（伴隨有S參數(shù)），而且每多一項(xiàng)連接就有可能與DUT 產(chǎn)生不必要的相互影響。

避免不匹配：任何連接線的阻抗不匹配都可能造成注入損耗（insertion loss），而損耗掉信號(hào)源或量測(cè)信號(hào)的一些功率。眾所周知，在高頻下功率是很昂貴的，而且如果必須在很廣的頻率范圍提供所需功率的話，還會(huì)變得更加昂貴。秘訣：使用精確度高的纜線和配件，且要使用向量式網(wǎng)路分析儀（VNA）充分量測(cè)纜線和配件的實(shí)際阻抗，特別是如果DUT 是主動(dòng)元件的話。

2.2 將VSWR 降到最低
切換矩陣加上其接頭、內(nèi)部和外部纜線、甚至是任何RF 纜線的彎曲半徑等組合，可能因DUT 的電壓駐波而產(chǎn)生誤差。秘訣：若要將這項(xiàng)誤差減到最小，可以使用電壓駐波比（VSWR）規(guī)格為1：2：1 或更佳的切換矩陣。

2.3 增加隔離度
如果您的測(cè)試需要同時(shí)量測(cè)高位準(zhǔn)和低位準(zhǔn)的信號(hào)，則切換矩陣的隔離度規(guī)格將會(huì)影響量測(cè)的正確性。秘訣：如果通過(guò)DUT 的路徑有很多條，可以使用信號(hào)產(chǎn)生器和頻譜分析儀，盡可能地量測(cè)出隔離度的特性。如果無(wú)法做到這一點(diǎn)，則系統(tǒng)在配置和設(shè)定時(shí)，應(yīng)該將高位準(zhǔn)和低位準(zhǔn)的信號(hào)繞接到不相鄰的路徑上，或繞經(jīng)不同的切換器。

2.4 機(jī)構(gòu)屬性
另外一組需要考量的細(xì)節(jié)是信號(hào)和電源（交流電或直流電）接頭的數(shù)量和類(lèi)型，這會(huì)影響所需的切換矩陣大小，以及系統(tǒng)接線的復(fù)雜度等因素。秘訣：使用埠數(shù)足夠的切換矩陣，一次就可以接好系統(tǒng)到DUT 的所有連接，這樣一來(lái)，就可以將等待信號(hào)穩(wěn)定所需的延遲時(shí)間縮到最短，并且將功率位準(zhǔn)突然改變而損壞切換矩陣或DUT 的機(jī)率降到最低。

3 秘訣三：瞭解、量測(cè)及修正RF 信號(hào)路徑的特性

沒(méi)有經(jīng)過(guò)額外的修正，產(chǎn)品的規(guī)格最多只能延伸到位于儀器輸入和輸出接頭上的“校準(zhǔn)”（calibration plane）而已。若要得到準(zhǔn)確又穩(wěn)定一致的量測(cè)結(jié)果，以及修正過(guò)的DUT 結(jié)果，我們建議將校準(zhǔn)面往外推，盡可能地靠近DUT。不論路徑是被動(dòng)或主動(dòng)的，DUT 是位在本端或遠(yuǎn)端，都有幾種方法可以做到。

3.1 被動(dòng)路徑的處理方式
元件在整個(gè)頻寬范圍內(nèi)所有允許的輸入功率位準(zhǔn)下，都有固定的增益和相位偏移量。然而，沿著被動(dòng)路徑所接出去的每一條接線上可能會(huì)有阻抗不匹配的情形，因而造成注入損耗和相位偏移（或延遲）。在高頻下，連簡(jiǎn)單的被動(dòng)元素也會(huì)變成復(fù)雜的傳輸線元素，無(wú)法直接將路徑上的損耗和相位偏移用簡(jiǎn)單的代數(shù)法相加得出。秘訣：使用VNA 來(lái)量測(cè)整個(gè)相連的路徑或分析每一項(xiàng)元素的S 參數(shù)特性，并使用向量學(xué)來(lái)模擬整個(gè)路徑的總損耗和相位偏移量。這些數(shù)值可以儲(chǔ)存在系統(tǒng)的PC 中，并且視需要予以套用，以修正量測(cè)結(jié)果，或者供網(wǎng)路分析儀使用，例如用來(lái)即時(shí)地調(diào)整濾波器和其他變動(dòng)的DUT。

3.2 修正主動(dòng)的路徑
主動(dòng)元件的效能會(huì)隨著輸入功率的改變而不同，若要提高量測(cè)的準(zhǔn)確度，其做法會(huì)取決于元件是在其線性或非線性的響應(yīng)區(qū)內(nèi)工作。如果一個(gè)主動(dòng)元件（如放大器）在校準(zhǔn)和量測(cè)作業(yè)期間，是在遠(yuǎn)低于其1 dB 壓縮點(diǎn)的線性區(qū)內(nèi)工作，則可以在該區(qū)內(nèi)的任何功率位準(zhǔn)下進(jìn)行準(zhǔn)確的修正。

秘訣：如果主動(dòng)元件是在其非線性的響應(yīng)區(qū)內(nèi)工作，則校準(zhǔn)時(shí)也必須使用量測(cè)用的功率位準(zhǔn)，以確保能夠做準(zhǔn)確的修正。如果需要在非線性模式下，于多個(gè)功率位準(zhǔn)進(jìn)行量測(cè)，那么也必須在每一個(gè)位準(zhǔn)下分別進(jìn)行校準(zhǔn)，并儲(chǔ)存起來(lái)供日后使用。

秘訣：在DUT 的頻率范圍內(nèi)，檢查主動(dòng)元件的頻率響應(yīng)。同樣地，您應(yīng)該在特定的功率位準(zhǔn)下量測(cè)整個(gè)路徑，或是分析每一個(gè)介面的S 參數(shù)特性，并使用向量學(xué)，產(chǎn)生一個(gè)可以在事后套用或即時(shí)套用的模型。
秘訣：為了簡(jiǎn)化量測(cè)和修正RF 信號(hào)路徑特性的作業(yè)，有些系統(tǒng)開(kāi)發(fā)人員會(huì)盡可能少用主動(dòng)元件，這樣做可以減少校準(zhǔn)的工夫，以及在非線性模式工作時(shí)，因功率位準(zhǔn)改變而造成誤差的機(jī)會(huì)。

3.3 DUT 的距離——近或遠(yuǎn)
不論DUT 是固定在測(cè)試系統(tǒng)的夾具上，或是位在幾碼外的測(cè)試室中，要進(jìn)行準(zhǔn)確的修正有時(shí)相當(dāng)困難。固定在夾具上的量測(cè)極具挑戰(zhàn)性，因?yàn)槁窂酵ǔ?huì)包括從同軸纜線轉(zhuǎn)換到微帶線式（microstripbased）的短路、開(kāi)路和負(fù)載上。秘訣：如果無(wú)法使用高品質(zhì)的微帶線組件的話，就需要使用網(wǎng)路分析儀來(lái)量測(cè)夾具、模擬阻抗、以及將那些效應(yīng)從量測(cè)結(jié)果中消除。當(dāng)DUT 位在遠(yuǎn)端時(shí)，主要的問(wèn)題出在纜線距離長(zhǎng)所造成的路徑衰減，以及因溫度變化和纜線彎曲所造成的路徑差異。秘訣：若可能的話，應(yīng)量測(cè)儀器和DUT之間的整個(gè)路徑，或是量測(cè)路徑上每一個(gè)相關(guān)的元素，并使用向量學(xué)將其復(fù)數(shù)響應(yīng)值合起來(lái)，以分析出路徑衰減的程度。

4 秘訣四：別輕忽了所有與儀器相連的東西

設(shè)備制造商在訂定每一部?jī)x器的效能規(guī)格時(shí)，最多只會(huì)提供到面板上供應(yīng)信號(hào)和量測(cè)信號(hào)用之接頭的規(guī)格而已。從接頭開(kāi)始，所有出現(xiàn)在儀器和DUT 之間的東西都可能會(huì)影響儀器的效能和量測(cè)的穩(wěn)定一致性。在RF 和微波的頻率及功率位準(zhǔn)下，通常有三大罪魁禍?zhǔn)祝豪|線、切換器和信號(hào)整波器（signal conditioner）。

4.1 選擇正確的纜線類(lèi)型
訂定測(cè)試系統(tǒng)的規(guī)格時(shí)，需決定要使用哪一種纜線來(lái)連接各個(gè)裝置，而且您可能還可以指定切換矩陣中所要使用的類(lèi)型。一般的原則是，穩(wěn)定的纜線具有較低的注入損耗和較佳的VSWR，因此量測(cè)的穩(wěn)定一致性較高。在高頻下，最常使用的三種纜線類(lèi)型為：半硬式（ s e m i -rigid）、軟性（conformable）和彈性（flexible）的纜線。

4.1.1 半硬式纜線
顧名思義，這種纜線不會(huì)輕易地改變形狀，可確保極佳的效能和穩(wěn)定。高品質(zhì)的半硬式纜線在生產(chǎn)制造的過(guò)程中，可透過(guò)施以符合MIL 標(biāo)準(zhǔn)的溫度循環(huán)刺激（temperature cycling）法，達(dá)到更高的穩(wěn)定度。在成形步驟后使用溫度循環(huán)刺激法，可以消除內(nèi)部的壓力，避免已成形的纜線日后變形。這些纜線中使用之介電質(zhì)的品質(zhì)也會(huì)影響其量測(cè)的效能。Solid Teflon是最常用的，但會(huì)造成注入損耗。Expanded Teflon是目前最佳的替代品，可提供較低的注入損耗和較寬的頻率范圍。這種對(duì)細(xì)節(jié)的注重全都會(huì)反映在這些纜線的成本上，相較于軟性或彈性的纜線，其價(jià)格高出許多。

4.1.2 軟性纜線
這種纜線的穩(wěn)定度比半硬式纜線差，因?yàn)樗鼈兒苋菀姿苄魏椭匦滤苄?，這樣的彈性會(huì)影響量測(cè)的穩(wěn)定和長(zhǎng)期的可靠度。

4.1.3 彈性纜線
有時(shí)又稱為“ 測(cè)試儀器等級(jí)的纜線”，通?？梢蕴峁┝己玫南辔环€(wěn)定度和低注入損耗，但相對(duì)地價(jià)格也不低。這種纜線的維護(hù)需求較高，使用時(shí)需要額外地小心，不然嚴(yán)重的變形可能會(huì)改變其電性特性，造成量測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確。

4.2 避免切換相關(guān)的問(wèn)題
切換對(duì)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(hào)與電源供應(yīng)連接作業(yè)自動(dòng)化。由于大部分作為信號(hào)源以及需要量測(cè)的信號(hào)都會(huì)經(jīng)過(guò)切換矩陣，因此其規(guī)格若有任何缺失，可能會(huì)影響量測(cè)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。

4.2.1 擴(kuò)大隔離
存在一個(gè)或多個(gè)高功率的信號(hào)時(shí)，信號(hào)路徑間的洩漏可能會(huì)讓低功率信號(hào)的量測(cè)變得極為困難。（當(dāng)高功率和低功率的信號(hào)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(lái)就可以減少?zèng)?，可能也比較不需要將信號(hào)繞經(jīng)不同的切換組件了。

4.2.2 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(cè) 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(huì)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(wú)法使用短的纜線，那么最好的替代方法就是透過(guò)損耗墊或損耗性纜線，將注入損耗加入傳輸線中，如此一來(lái)，就可以在想要的頻率范圍，減小VSWR 引起之漣波的振幅，不過(guò)，代價(jià)是整體的注入損耗較高。

4.2.3 控制注入損耗
在較高的頻率，注入損耗容易變成一個(gè)問(wèn)題，其規(guī)格通常是以表格或方程式的形式，相對(duì)于頻率來(lái)訂定的。秘訣：隨著切換器逐漸老化，其注入損耗可能會(huì)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(lèi)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)。瞭解這種最糟情況下的損耗值可以協(xié)助控管誤差量。

4.3 評(píng)估信號(hào)整波器
如秘訣三所述，DUT、其測(cè)試要求及其所在的位置會(huì)決定是否要將被動(dòng)或主動(dòng)式信號(hào)整波器加入信號(hào)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(hào)整波元件。

4.3.1 放大器
如果需要進(jìn)行精確的振幅量測(cè)，或是如果信號(hào)是透過(guò)很長(zhǎng)的纜線來(lái)傳送，那么可能就需要提供額外的信號(hào)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。

4.3.2 VSWR
放大器最?lèi)好颜玫膯?wèn)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(wèn)題。

4.3.3 交互調(diào)變
量測(cè)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(dòng)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(hào)時(shí)，這種放大器會(huì)造成足以影響諧波量測(cè)結(jié)果的交互調(diào)變失真。

4.3.4 雜波（spur）
切換式電源供應(yīng)器可能會(huì)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。

4.4 衰減器
機(jī)電式（electromechanical）和電子式的設(shè)計(jì)在管理信號(hào)位準(zhǔn)上，可提供不同程度的彈性和精確度。機(jī)電式衰減器採(cǎi)用分離式切換器，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，採(cǎi)用PIN 二極體型切換器的衰減器可能會(huì)產(chǎn)生足以發(fā)生“視頻洩漏”的尖峰波（spike），而影響量測(cè)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(lái)說(shuō)，鎳在高功率位準(zhǔn)下會(huì)變成非線性，且會(huì)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。

4.5 轉(zhuǎn)頻器
當(dāng)DUT 與測(cè)試系統(tǒng)相隔較遠(yuǎn)時(shí)，可以使用降頻器將信號(hào)轉(zhuǎn)移到較低的頻率范圍，藉此減少纜線過(guò)長(zhǎng)所造成的注入損耗。秘訣：在測(cè)試系統(tǒng)端，可以使用升頻器，將信號(hào)恢復(fù)到原本的頻率，不過(guò)，可能也需要加入濾波的功能，以便將轉(zhuǎn)換過(guò)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(cè)時(shí)，若使用了多組信號(hào)、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(cè)每一組信號(hào)相對(duì)于參考信號(hào)的相位。

5 秘訣五：檢查切換器的操作屬性

切換矩陣要採(cǎi)用哪一種技術(shù)時(shí)，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。

5.1 機(jī)電式vs. 電子式
機(jī)電式切換器包含眾多會(huì)移動(dòng)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(duì)較快的問(wèn)題，會(huì)降低其穩(wěn)定和縮短有限的壽命。相反地，電子式切換器沒(méi)有會(huì)移動(dòng)的機(jī)構(gòu)零件，因此具有較長(zhǎng)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(huì)取決于系統(tǒng)實(shí)際需要的切換開(kāi)關(guān)次數(shù)：要考量每次測(cè)試的閉合次數(shù)、每天的測(cè)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(hào)的功率位準(zhǔn)。切換高功率的信號(hào)會(huì)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(kāi)或關(guān)閉矩陣中的任何切換器之前，先降低信號(hào)的位準(zhǔn)。

5.2 自鎖式（latching）vs. 非自鎖式（non-latching）
機(jī)電式切換器內(nèi)部會(huì)使用自鎖式或非自鎖式繼電器。大部分的自鎖式繼電器會(huì)需要一個(gè)100-200 msec 的直流電源脈沖來(lái)打開(kāi)或關(guān)閉繼電器。為了將電源需求減到最低，有些開(kāi)發(fā)人員會(huì)設(shè)定系統(tǒng)依序或以一次一小批的方式，打開(kāi)這些切換器（雖然這樣做會(huì)延長(zhǎng)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(huì)在系統(tǒng)機(jī)架內(nèi)產(chǎn)生足以影響量測(cè)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：瞭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)電源恢復(fù)時(shí)，會(huì)回復(fù)到已知狀態(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(huì)打開(kāi)，而且直到測(cè)試程式供電之前都不會(huì)閉合。不過(guò)，自鎖式切換器如果包含在電源中斷時(shí)，會(huì)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。

5.3 進(jìn)階的功能：內(nèi)建信號(hào)整波器
在系統(tǒng)中使用切換矩陣的好處之一是，可以由制造商將信號(hào)整波功能內(nèi)建到矩陣中。舉例來(lái)說(shuō)，安捷倫的客制化切換矩陣可以配置多種的元件：放大器和衰減器；濾波器和隔離器；以及轉(zhuǎn)相和轉(zhuǎn)頻元件，如混波器、倍頻器（doubler）和分頻器（divider）。這些元件都是使用半硬式同軸纜線做固定的連接，而且不需要再另外接線，可提供一套小巧、方便的單機(jī)式解決方案。

6 秘訣六：加快量測(cè)設(shè)定與執(zhí)行的速度

是以“每單位時(shí)間內(nèi)所測(cè)試的DUT 數(shù)量”、“每單位時(shí)間內(nèi)所執(zhí)行的測(cè)試次數(shù)”、或其它以時(shí)間為基礎(chǔ)的衡量指標(biāo)來(lái)評(píng)估系統(tǒng)的效能，量測(cè)速度皆取決于兩項(xiàng)基本的因素：設(shè)定系統(tǒng)所需的時(shí)間，以及執(zhí)行量測(cè)所需的時(shí)間。所有系統(tǒng)的三大組成要素－硬件、I/O 和軟件，對(duì)這兩項(xiàng)作業(yè)都可能是助力或阻力。

6.1 微調(diào)個(gè)別的儀器
系統(tǒng)中使用的所有可設(shè)定裝置都可能成為限制量測(cè)速度的瓶。最新一代的RF/ 微波儀器－信號(hào)產(chǎn)生器、功率錶、頻譜分析儀和網(wǎng)路分析儀－具有彈性的功能和能力，可以減少瓶頸的產(chǎn)生和提高系統(tǒng)的效能。

6.2 信號(hào)產(chǎn)生器
許多信號(hào)產(chǎn)生器都內(nèi)建調(diào)變和任意波形產(chǎn)生能力，有助于減少系統(tǒng)中需要使用的儀器數(shù)目、簡(jiǎn)化系統(tǒng)的接線、以及降低軟件的復(fù)雜度。秘訣：儀器的設(shè)定可能會(huì)有點(diǎn)復(fù)雜和耗時(shí)，但可藉由預(yù)先產(chǎn)生一些設(shè)定狀態(tài)，將之儲(chǔ)存在記憶體中，然后設(shè)定系統(tǒng)視需要叫出儲(chǔ)存的狀態(tài)，而大幅縮短測(cè)試時(shí)間。如果系統(tǒng)需要在測(cè)試執(zhí)行中載入任意波形資料，也只要下載最少的點(diǎn)數(shù)，并使用二進(jìn)位格式，而非ASCII格式。

6.3 功率錶
能夠節(jié)省最多時(shí)間的因素或許來(lái)自于某些機(jī)種提供了內(nèi)建的校準(zhǔn)能力，可以將校準(zhǔn)的間隔時(shí)間從數(shù)小時(shí)延長(zhǎng)為數(shù)個(gè)月。秘訣：盡量使用可提供寬廣的視頻頻寬和快速的資料取樣速度的數(shù)字功率錶，有些這類(lèi)的機(jī)種每秒可以產(chǎn)生1000 或更多個(gè)修正過(guò)的讀值，并透過(guò)平均計(jì)算提高量測(cè)的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性。

6.4 頻譜分析儀
就任何的頻譜分析儀而言，三項(xiàng)主要的調(diào)整包括：頻距、每次量測(cè)的點(diǎn)數(shù)、以及解析頻寬（RBW）。秘訣：使用必要的最少點(diǎn)數(shù)以及可能的最寬RBW 是縮短量測(cè)時(shí)間最簡(jiǎn)單的方法，盡可能採(cǎi)用會(huì)自動(dòng)加快速度的新一代頻譜分析儀，例如進(jìn)行窄頻距量測(cè)時(shí)，會(huì)切到快速傅立業(yè)轉(zhuǎn)換（FFT）模式。秘訣：若要達(dá)到最大的效果，應(yīng)選擇性地使用自動(dòng)輸入范圍調(diào)整功能。量測(cè)振幅改變速度很快的信號(hào)時(shí)，自動(dòng)范圍調(diào)整功能可能會(huì)頻繁地改變輸入衰減器的設(shè)定，而減慢量測(cè)的速度。然而，如果信號(hào)位準(zhǔn)很低且相當(dāng)固定，則使用自動(dòng)范圍調(diào)整功能可以改善信噪比（SNR），同時(shí)縮短量測(cè)時(shí)間，因?yàn)樗梢允褂幂^寬的頻距和RBW 設(shè)定。

6.5 網(wǎng)路分析儀
VNA 的校準(zhǔn)有時(shí)非常耗時(shí)，特別是需要以手動(dòng)的方式與標(biāo)準(zhǔn)品逐一連接的時(shí)候。秘訣：安捷倫的電子校準(zhǔn)或ECal 模組可將這個(gè)過(guò)程自動(dòng)化，只需透過(guò)單一連接，即可針對(duì)一到四個(gè)埠，提供更快速、更穩(wěn)定一致的校準(zhǔn)結(jié)果。這種方法也可以減少測(cè)試埠接頭和校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)品的磨損。秘訣：在分析儀內(nèi)部套用修正資料通常會(huì)比在外部的系統(tǒng)控制器中進(jìn)行來(lái)得快速。大部分的VNA 都可以讓您儲(chǔ)存特定測(cè)試的校準(zhǔn)曲線，并且在需要時(shí)重新叫出使用。有一點(diǎn)要提醒的是：這種方法用在一連串較窄的頻距時(shí)，會(huì)比用在一個(gè)超寬的量測(cè)頻距來(lái)得有效。

7 測(cè)試系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的未來(lái)發(fā)展

套測(cè)試系統(tǒng)都會(huì)面臨一些獨(dú)特的挑戰(zhàn)，但無(wú)論是什么情況，能夠在效能、速度和穩(wěn)定一致性之間做最佳的直接和間接取捨，將可協(xié)助達(dá)到量測(cè)正確性的要求。在選擇儀器設(shè)備、I/O 連接介面和軟體等測(cè)試系統(tǒng)的組成要件時(shí)，同樣也需要在這些重要的取捨因素間求取最佳的平衡。