提高RF微波测试正确性

■衰减器
机电式（electromechanical）和电子式的设计在管理信号位准上，可提供不同程度的弹性和精确度。机电式衰减器採用分离式切换器，一般的步进解析度为1 或10 dB。电子式衰减器可提供几乎连续的设定，解析度为0.1 或0.25 dB；然而，採用PIN 二极体型切换器的衰减器可能会产生足以发生“视频洩漏”的尖峰波（spike），而影响量测的结果。秘诀：视需要串接机电式和电子式衰减器，以提供较佳的衰减控制。秘诀：需留意衰减器接头上使用的电镀材料，举例来说，镍在高功率位准下会变成非线性，且会造成交互调变失真，因此要选择较高品质的接头，如金制的。

■转频器
当DUT 与测试系统相隔较远时，可以使用降频器将信号转移到较低的频率范围，藉此减少缆线过长所造成的注入损耗。秘诀：在测试系统端，可以使用升频器，将信号恢復到原本的频率，不过，可能也需要加入滤波的功能，以便将转换过程中产生的多余频率成份滤除。

秘诀：执行向量或调变量测时，若使用了多组信号、多条路径或多次转换，就必须使用某种形式的锁相机制，以确保准确的结果。做法是：将仪器和转频器连接到共通的频率参考点，然后量测每一组信号相对于参考信号的相位。
 
 
秘诀五：检查切换器的操作属性
决定切换矩阵要採用哪一种技术时，除了电性效能外，再进一步考量操作上的特性，如使用寿命、电源需求及失效/ 故障安全防护（fail-safe）功能等因素，将可协助您做出正确的选择。
■机电式vs. 电子式
机电式切换器包含众多会移动的机构零件和实体接点，因此容易有品质恶化速度相对较快的问题，会降低其稳定和缩短有限的寿命。相反地，电子式切换器没有会移动的机构零件，因此具有较长的使用寿命和更高的稳定。实务上，应该选择哪一种比较好？部分因素会取决于系统实际需要的切换开关次数：要考量每次测试的闭合次数、每天的测试次数、以及系统预期的使用寿命等因素。

另一个实际的考量是所绕接之信号的功率位准。切换高功率的信号会损坏大部分的切换器、降低稳定和缩短使用寿命。秘诀：若要防止机电式或电子式切换器的寿命提早结束，可以设定系统的仪器在打开或关闭矩阵中的任何切换器之前，先降低信号的位准。

■自锁式（latching）vs. 非自锁式（non-latching）
机电式切换器内部会使用自锁式或非自锁式继电器。大部分的自锁式继电器会需要一个100-200 msec 的直流电源脉冲来打开或关闭继电器。为了将电源需求减到最低，有些开发人员会设定系统依序或以一次一小批的方式，打开这些切换器（虽然这样做会延长总切换时间）。而非自锁式切换器需要固定的电源，通常为200 mA 时24V，才能保持接触连通的状态。在一个大型的切换矩阵中，非自锁式切换器可能会在系统机架内产生足以影响量测效能的热度。秘诀：如果选择使用非自锁式切换器，需检查实际的温度上升情形，并且要有心理准备：系统机架中可能要另外加入冷却装置。

秘诀：瞭解这两种切换器在电源中断或紧急断电后的作为是非常重要的。若要达到最高的安全性，可选择当电源恢復时，会回復到已知状态或设定的切换矩阵。非自锁式切换器通常是失效/ 故障安全防护的优先选择，因为当电源中断时，它们会打开，而且直到测试程式供电之前都不会闭合。不过，自锁式切换器如果包含在电源中断时，会将自己锁入安全模式的硬体和韧体的话，也可以具有失效或故障时的安全防护能力。

■进阶的功能：内建信号整波器
在系统中使用切换矩阵的好处之一是，可以由制造商将信号整波功能内建到矩阵中。举例来说，安捷伦的客制化切换矩阵可以配置多种的元件：放大器和衰减器；滤波器和隔离器；以及转相和转频元件，如混波器、倍频器（doubler）和分频器（divider）。这些元件都是使用半硬式同轴缆线做固定的连接，而且不需要再另外接线，可提供一套小巧、方便的单机式解决方案。
 
 
秘诀六：加快量测设定与执行的速度
不论是以“每单位时间内所测试的DUT 数量”、“每单位时间内所执行的测试次数”、或其它以时间为基础的衡量指标来评估系统的效能，量测速度皆取决于两项基本的因素：设定系统所需的时间，以及执行量测所需的时间。所有系统的三大组成要素－ 硬件、I/O 和软件，对这两项作业都可能是助力或阻力。

微调个别的仪器
系统中使用的所有可设定装置都可能成为限制量测速度的瓶。最新一代的RF/ 微波仪器－信号产生器、功率錶、频谱分析仪和网路分析仪－具有弹性的功能和能力，可以减少瓶颈的产生和提高系统的效能。

信号产生器
许多信号产生器都内建调变和任意波形产生能力，有助于减少系统中需要使用的仪器数目、简化系统的接线、以及降低软件的复杂度。秘诀：仪器的设定可能会有点复杂和耗时，但可藉由预先产生一些设定状态，将之储存在记忆体中，然后设定系统视需要叫出储存的状态，而大幅缩短测试时间。如果系统需要在测试执行中载入任意波形资料，也只要下载最少的点数，并使用二进位格式，而非ASCII
格式。

功率錶
能够节省最多时间的因素或许来自于某些机种提供了内建的校准能力，可以将校准的间隔时间从数小时延长为数个月。秘诀：尽量使用可提供宽广的视频频宽和快速的资料取样速度的数字功率錶，有些这类的机种每秒可以产生1000 或更多个修正过的读值，并透过平均计算提高量测的准确度和稳定性。

频谱分析仪
就任何的频谱分析仪而言，三项主要的调整包括：频距、每次量测的点数、以及解析频宽（RBW）。秘诀：使用必要的最少点数以及可能的最宽RBW 是缩短量测时间最简单的方法，尽可能採用会自动加快速度的新一代频谱分析仪，例如进行窄频距量测时，会切到快速傅立业转换（FFT）模式。秘诀：若要达到最大的效果，应选择性地使用自动输入范围调整功能。量测振幅改变速度很快的信号时，自动范围调整功能可能会频繁地改变输入衰减器的设定，而减慢量测的速度。然而，如果信号位准很低且相当固定，则使用自动范围调整功能可以改善信噪比（SNR），同时缩短量测时间，因为它可以使用较宽的频距和RBW 设定。

网路分析仪
VNA 的校准有时非常耗时，特别是需要以手动的方式与标准品逐一连接的时候。秘诀：安捷伦的电子校准或ECal 模组可将这个过程自动化，只需透过单一连接，即可针对一到四个埠，提供更快速、更稳定一致的校准结果。这种方法也可以减少测试埠接头和校准标准品的磨损。秘诀：在分析仪内部套用修正资料通常会比在外部的系统控制器中进行来得快速。大部分的VNA 都可以让您储存特定测试的校准曲线，并且在需要时重新叫出使用。有一点要提醒的是：这种方法用在一连串较窄的频距时，会比用在一个超宽的量测频距来得有效。
 
测试系统开发的未来发展
每一套测试系统都会面临一些独特的挑战，但无论是什么情况，能够在效能、速度和稳定一致性之间做最佳的直接和间接取捨，将可协助达到量测正确性的要求。在选择仪器设备、I/O 连接介面和软体等测试系统的组成要件时，同样也需要在这些重要的取捨因素间求取最佳的平衡。