新款 RF 儀器均具備絕佳的精確度與測(cè)量功能,，已大幅超越之前的產(chǎn)品,，但如果信號(hào)無法達(dá)到一定質(zhì)量，這些儀器也無法發(fā)揮其功能,；聲音測(cè)量實(shí)際操作與相關(guān)要素,，將可讓使用者完全了解自己投資的 RF儀器。

　　進(jìn)行穩(wěn)定的 RF 測(cè)量操作

　　在理想狀態(tài)下,，應(yīng)可輕松進(jìn)行 RF 測(cè)量操作,，但實(shí)際上卻有著許多難題；目前既有的 RF 儀器已經(jīng)可以滿足主要的 RF 測(cè)量,，如功率,、頻率與噪聲，但”獲得結(jié)果不見得就是獲得正確的結(jié)果,。若能在 RF 測(cè)量操作中建構(gòu)最佳實(shí)作范例,，就能確保獲得穩(wěn)定、精確,，且可重復(fù)使用的測(cè)量結(jié)果,。

先了解術(shù)語

　　諸如精確度可重復(fù)性分辨率不確定性的術(shù)語，都經(jīng)常在 RF 應(yīng)用中遭混用或誤用,，反而降低了測(cè)量的正確度,。在進(jìn)行 RF 測(cè)量操作之前，必須先了解重要術(shù)語,，還有其正確的對(duì)應(yīng)文字,。

　　相對(duì)于模擬量表而言，當(dāng)要在模擬量表上分辨正確讀數(shù)時(shí),，儀器的數(shù)字顯示方式絕對(duì)要簡單許多,。然而，如果數(shù)字顯示器呈現(xiàn)小數(shù)點(diǎn)后 3 位的數(shù)值,，則使用者也無法了解儀器或測(cè)量操作的分辨率與精確性,。

　　即便可顯示數(shù)千個(gè) dB 的功率，或到小數(shù)單位的 Hertz 頻率,，也不代表該儀器就能測(cè)量數(shù)分鐘之內(nèi)的變化,，所顯示的位數(shù)應(yīng)要能超過儀器的測(cè)量功能所及。為了完整了解 RF 儀器的功能,，應(yīng)隨時(shí)參閱規(guī)格說明或數(shù)據(jù),，正確的術(shù)語定義,，將可減少使用者對(duì)測(cè)量的疑慮。接著列出常見的幾個(gè)關(guān)鍵術(shù)語：

　　˙分辨率 （Resolution）──儀器所能確實(shí)偵測(cè)的最小變化量 ,；

　　˙可重復(fù)性（Repeatability）──在相同條件與結(jié)果之下,，可重復(fù)進(jìn)行的測(cè)量次數(shù)；

　　˙不確定性（Uncertainty）──將測(cè)得的未知絕對(duì)值予以量化 ,；

　　˙精確度（Accuracy）──儀器在已知誤差范圍內(nèi)所能測(cè)得的參數(shù)實(shí)際/絕對(duì)值,。

　　如果能預(yù)估錯(cuò)誤信息來源，往往就能決定測(cè)量操作的不確定性,。除了上面提到的術(shù)語之外,，也可以到 National Institute Standards and Technology （NIST） 或其它標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)，找到相關(guān)規(guī)格說明文檔,?？勺粉櫺?（Traceability） 則可確保所有測(cè)量儀器均是以常見標(biāo)準(zhǔn)所定義。

　　而”規(guī)格 （Specification）”則是由測(cè)試設(shè)備的保證效能,，并可由 NIST 追蹤相關(guān)校準(zhǔn)認(rèn)證,。典型、常見 （Typical）”意指已完全測(cè)試的效能,，但并未納入測(cè)量的不確定性,。名目、表列 （Nominal）”效能為輔助信息,，而并非所有儀器都經(jīng)過此項(xiàng)測(cè)量,。

　　精確度為儀器在已知誤差范圍內(nèi)所能測(cè)得的參數(shù)實(shí)際/絕對(duì)值，也就是所謂的 X plus 或 minus Y,。如果沒有某些誤差限制與單位,，則測(cè)量值34并無任何意義。同樣的,，僅有的誤差規(guī)格也無任何意義,；但的誤差標(biāo)準(zhǔn)也沒意義。

　　可代表,，也可為+3%或-2%,；舉例來說，精確度的正確表示方式應(yīng)為34 V +/- 1 V;34 V +/- 1%,，或34 V +2/-1 V,。進(jìn)一步了解 RF 測(cè)量術(shù)語，就能更熟悉其意義,。如果要與別人精確溝通測(cè)量操作,，則應(yīng)該先了解相關(guān)結(jié)果。

了解自己的受測(cè)設(shè)備

　　受測(cè)設(shè)備（Device under test，DUT） 可能大幅影響 RF 測(cè)量操作,。舉例來說,，溫度就可能影響穩(wěn)定性與可重復(fù)性，許多 RF 設(shè)備與儀器并不會(huì)自行補(bǔ)償溫度變化,，因此必須先穩(wěn)定溫度,，才能將測(cè)量操作的漂移錯(cuò)誤降至最低。還有立即的環(huán)境影響（如是否有空調(diào)循環(huán),、是否加蓋與嵌板,、處于室內(nèi)或室外、是否靠近熱源） 均應(yīng)納入變量考慮,，并應(yīng)注意暖機(jī)次數(shù)、DUT 冷卻條件,，與外圍環(huán)境,，與保持穩(wěn)定的溫度。

　　在主動(dòng)式設(shè)備中,，多余的功率可能造成設(shè)備發(fā)熱,；以高功率的放大器為例，DUT 本身可達(dá)穩(wěn)定的溫度,，但后續(xù)的組件就不一定,，銜接放大器輸出的切換器與衰減器就常有升溫現(xiàn)象。這時(shí)就可能要找出由放大器所產(chǎn)生的不定信號(hào),，如諧波,。

　　電源供應(yīng)線可能產(chǎn)生環(huán)境噪聲，并直接影響輸出,；而當(dāng)放大器處于壓縮狀態(tài)時(shí),，若測(cè)量其線性參數(shù) （增益與相位） 也將無法得到相關(guān)結(jié)果。因?yàn)樗幸蛩鼐鶎⒂绊?RF 測(cè)量操作的精確度,，在測(cè)量設(shè)備之前,，先行了解 DUT、操作方式,，與其對(duì) RF 測(cè)量參數(shù)的影響,，才能獲得有意義的結(jié)果。

　　找出不確定性的范圍

　　若要比對(duì) RF 測(cè)試設(shè)備的規(guī)格與 DUT 的測(cè)量需求,，還略顯不足,；如果 RF 測(cè)量操作的頻率較高，而儀器又較不符合所需規(guī)格時(shí),，更加擴(kuò)大不確定性的范圍,。接著各個(gè)測(cè)量步驟均可能發(fā)生錯(cuò)誤，進(jìn)而影響整體結(jié)果。當(dāng)進(jìn)行錯(cuò)誤測(cè)量時(shí),，應(yīng)先找出測(cè)量操作的可能錯(cuò)誤,，再找出可能影響的 DUT。

　　使用者應(yīng)該了解儀器的重要操作規(guī)格,，還有各個(gè)測(cè)量步驟所牽連的設(shè)備 （包含 DUT 在內(nèi)）,；而其它相關(guān)規(guī)格則應(yīng)了解配對(duì)、功率,、頻率響應(yīng)與噪聲系數(shù),。也應(yīng)了解所有參數(shù)的容錯(cuò)范圍，并記住如下的參數(shù)：

　　˙RF 切換的可重復(fù)性,、老化程度,，與功率承載；

　　˙耦合器的方向系數(shù),，連接線的相位穩(wěn)定性,，還有轉(zhuǎn)接器的插入（Insert）損耗與折返損耗 （Return loss）；

　　˙電路板線路的阻抗質(zhì)量,、適配卡插槽,，與電路板的傳輸開關(guān)情形 ；

　　˙測(cè)量操作的電磁波干擾強(qiáng)度,。

　　并未正式納入考慮的還有冷卻,、諧波、混附信號(hào)（Spur）,，與其它非線性動(dòng)作,，均可能影響測(cè)量操作?？刹殚喺w設(shè)定情形,，再找出各個(gè)部分的誤差幅度，以得到測(cè)量不確定性的實(shí)際數(shù)據(jù),。另應(yīng)找出錯(cuò)誤來源,，以了解其對(duì)精確度、可重復(fù)性與不確定性的影響,，如此將可得到更精準(zhǔn)的測(cè)量結(jié)果,，并可高效率決定預(yù)算與資源。

注意所有組件與連結(jié)

　　產(chǎn)品的開發(fā),、設(shè)計(jì),、測(cè)試，直到上市的成本,，都是巨額的投資,。公司的能否延續(xù),，可能就以 1 款產(chǎn)品的效能而定生死。對(duì)高效能的 RF 測(cè)試設(shè)備來說,，由于必須能滿足甚或超過目前市場(chǎng)所需的重要規(guī)格,，因此其可能投入的資金更是難以估計(jì)。除了必須具備競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)之外,，也可能影響公司的后續(xù)營收,。

　　但是昂貴、高效能,，且精確校準(zhǔn)過的 DUT 與測(cè)試系統(tǒng)還不夠,，針對(duì)中間用以銜接設(shè)備用的連結(jié)組件，也必須考慮其質(zhì)量與可重復(fù)性,。若能提升關(guān)鍵規(guī)格達(dá) 1/10 或 1/5 的 dB,，就可能達(dá)到高競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

　　對(duì)絕大部分的標(biāo)準(zhǔn)而言,，最好是能達(dá)到 1：1.5 的電壓駐波比（VSWR）,，但匹配（Match）的強(qiáng)度也可能影響錯(cuò)誤的為匹配的不確定性達(dá) +/-0.35dB （約略值）。當(dāng)造成過多的不確定性時(shí),，就不可能達(dá)到 0.2 dB 的關(guān)鍵規(guī)格,。

　　其它受到忽略的項(xiàng)目 （如連接線,、切換器,、衰減器、插槽,、轉(zhuǎn)接器,，與配件） 也能影響整體的測(cè)量結(jié)果。如果要開始測(cè)量操作,，應(yīng)先達(dá)到所需的精確度,，接著選擇合適的組件。依目前公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn),，測(cè)量系統(tǒng)的效能最好達(dá)到 DUT 受測(cè)參數(shù)的 10 倍之譜,。

　　如果已經(jīng)擁有高質(zhì)量的信號(hào)路徑，則接著就是安排完整的測(cè)量實(shí)作,；使用者應(yīng)確保清潔并存放連接線,、接頭，與轉(zhuǎn)接器,，就算是最高級(jí)的連接線與轉(zhuǎn)接器也會(huì)磨損,，若零件老化就應(yīng)淘汰，這些都算測(cè)試操作的耗材,，并應(yīng)逐步減少轉(zhuǎn)接器的使用機(jī)會(huì),。

　　此外應(yīng)定期使用扳手與線路量表進(jìn)行調(diào)整,，即可盡量避免熱切換（Hot-switching）；并請(qǐng)注意,，應(yīng)適時(shí)靜電放電 （Electro-static discharge,，ESD）。即便于測(cè)試系統(tǒng)與 DUT 之間使用最高質(zhì)量的組件,，若連接的零件過多,，也可能造成測(cè)量錯(cuò)誤。

為測(cè)量操作選用正確的工具

　　根據(jù)所要測(cè)量的參數(shù)與所需的精確度,，其測(cè)量 DUT 的 RF 設(shè)備也有所不同,。能投資設(shè)備當(dāng)然最好，但如果僅能發(fā)揮設(shè)備某部分的效能,，就形成預(yù)算浪費(fèi),。如果僅需測(cè)量 RF 功率，則 RF 功率計(jì)當(dāng)然優(yōu)于矢量信號(hào)分析儀 （VSA）,。

　　標(biāo)量（Scalar）儀器僅能測(cè)量強(qiáng)度 （振幅）,，而矢量儀器則可測(cè)量強(qiáng)度與相位。就算測(cè)量操作不需相位值,，則由于矢量儀器的相位信息可找出系統(tǒng)中的無用反射并將之量化,，因此也可用以修正錯(cuò)誤。

　　在購買 RF 設(shè)備時(shí),，價(jià)格往往并不等同于功能,。高質(zhì)量的掃頻調(diào)協(xié)頻譜分析儀（Swept-tuned spectrum analyzer），往往就能占去大部分的預(yù)算,；就該款儀器原始的測(cè)量功能而言,，雖然已可達(dá) ± 1 dB 或較差的精確度并可用于一般測(cè)量，但卻無法滿足絕對(duì) RF 功率的測(cè)量需要,。同樣的,，若使用中的儀器可達(dá) -140 dBm/Hz 的噪聲水平，此款儀器就難以測(cè)量 -155 dBm/Hz 噪聲水平的 DUT,。

　　所以請(qǐng)為測(cè)量選擇正確的工具,；若購買的設(shè)備效能超出所需的測(cè)量精確度太多，就浪費(fèi)了成本與資源,，而且可能排擠到其它部分的預(yù)算分配,。在某些情況下，連接線與切換器甚至更有助于提升測(cè)量質(zhì)量,。

　　開發(fā)測(cè)量程序

　　一旦建構(gòu)自己所需的最佳實(shí)作,，就可以將其安裝到測(cè)量程序中，更有利于整個(gè)團(tuán)隊(duì)的溝通,，接著就能讓 RF 測(cè)量結(jié)果達(dá)到更好的可重復(fù)性與一致性,。舉例來說,，測(cè)量程序的常見問題之一就是：應(yīng)多久校準(zhǔn) 1 次。

　　許多 RF 儀器對(duì)環(huán)境的變化極其敏感,，因此就必須時(shí)常校準(zhǔn)設(shè)備,；高精確度的測(cè)量需求也常常影響了校準(zhǔn)頻率。不論哪種情況,，均應(yīng)了解 RF 設(shè)備的校準(zhǔn)需求,，并將之列入測(cè)量程序中。

　　從設(shè)計(jì),、檢驗(yàn),、測(cè)試，到制造的所有程序,，都會(huì)影響 RF 的測(cè)量功能,。使用者也需考慮制造過程所應(yīng)測(cè)試并檢驗(yàn)的操作參數(shù)，而可能影響精確度,、可重復(fù)性,，與不確定性的前/后 1 項(xiàng)程序 （如重新操作、焊接,、組裝,，與絕緣），均應(yīng)納入考慮,。

　　若要建構(gòu)良好的 RF 實(shí)作,，也應(yīng)考慮相關(guān)程序。也可連帶簡化學(xué)習(xí)與標(biāo)準(zhǔn)化的過程,。而后續(xù)從建構(gòu)程序直到產(chǎn)品使用壽命,，一致性也將影響 RF 參數(shù)與測(cè)量結(jié)果,。

　　提高 RF 測(cè)量操作的質(zhì)量

　　要進(jìn)行 RF 測(cè)量操作很簡單,，但要能準(zhǔn)確測(cè)量就有些許難度。若能建構(gòu)完整實(shí)作并用于程序之中,，將可提升 RF 測(cè)量的質(zhì)量,。

　　還有許多方法可找出并建置最佳實(shí)作范例。應(yīng)不斷設(shè)法提升 RF 測(cè)量質(zhì)量,，以確實(shí)了解測(cè)量要點(diǎn)并用于實(shí)作之中,。從提高 RF 測(cè)量技巧到完整發(fā)揮 RF 設(shè)備的效能，此篇技術(shù)文章所提及的步驟均屬于基礎(chǔ)概念而已,。