新款 RF 儀器均具備絕佳的精確度與測量功能,，已大幅超越之前的產(chǎn)品，但若訊號無法達到一定質(zhì)量,，這些儀器亦無法發(fā)揮其效能,；聲音測量實作與相關(guān)要素，將可讓使用者完全了解自己投資的 RF儀器,。

　　進行穩(wěn)定的 RF 測量作業(yè)

　　在理想狀態(tài)下,，應(yīng)可輕松進行RF測量作業(yè)，但實際上卻有著許多難題,；目前既有的 RF 儀器即可滿足主要的 RF 測量作業(yè),，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”,。若能于 RF 測量作業(yè)中建構(gòu)最佳實作范例，就能確保獲得穩(wěn)定,、精確,，且可重復(fù)使用的測量結(jié)果。

　　先了解術(shù)語

　　諸如“精確度”,、“可重復(fù)性”,、“分辨率”，與“不確定性”的術(shù)語,，均往往于 RF 應(yīng)用中遭混用或誤用,，反而降低了測量的正確度。在進行 RF 測量作業(yè)之前,，必須先了解重要術(shù)語,，還有其正確的對應(yīng)文字。

　　相較于模擬量表而言，當(dāng)要于模擬量表上分辨正確讀數(shù)時,，儀器的數(shù)字顯示方式絕對要簡單許多,。然而，若數(shù)字顯示器呈現(xiàn)小數(shù)點后 3 位的數(shù)值,，則使用者亦無法了解儀器或測量作業(yè)的分辨率與精確性,。

　　即便可顯示數(shù)千個 dB 的功率，或到小數(shù)單位的 Hertz 頻率,，亦不代表該款儀器就能測量數(shù)分鐘之內(nèi)的變化,，所顯示的位數(shù)應(yīng)要能超過儀器的測量功能所及。為了完整了解 RF 儀器的功能,，應(yīng)隨時參閱規(guī)格說明或數(shù)據(jù),，正確的術(shù)語定義，將可減少使用者對測量作業(yè)的疑慮,。

　　接著列出常見的數(shù)個關(guān)鍵術(shù)語：

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

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

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

　　˙精確度(Accuracy)──儀器在已知誤差范圍內(nèi)所能測得的參數(shù)實際/絕對值。

　　若能預(yù)估錯誤信息來源,，往往就能決定測量作業(yè)的不確定性,。除了上面提到的術(shù)語之外，亦可至 National Institute Standards and Technology (NIST) 或其它標(biāo)準機構(gòu),，找到相關(guān)規(guī)格說明文件,。可追蹤性 (Traceability) 則可確保所有測量儀器均是以常見標(biāo)準所定義,。

　　而“規(guī)格 (Specification) ”則是由測試設(shè)備的保證效能,，并可由 NIST 追蹤相關(guān)校準認證?！暗湫?、常見 (Typical) ”意指已完全測試的效能，但并未納入測量的不確定性,?！懊俊⒈砹?(Nominal) ”效能為輔助信息,，而并非所有儀器都經(jīng)過此項測量,。

　　精確度為儀器在已知誤差范圍內(nèi)所能測得的參數(shù)實際/絕對值，亦即所謂的 X plus 或 minus Y,。若沒有某些誤差限制與單位,，則測量值“34”并無任何意義,。同樣的,，僅有“5”的誤差規(guī)格亦無任何意義,；但“5%”的誤差規(guī)格亦無意義。

　　“5%”可代表“±5%”,，亦可為“+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”。進一步了解 RF 測量術(shù)語,，則可更熟悉其意義,。若要能與別人精確溝通測量作業(yè)，則應(yīng)先了解相關(guān)結(jié)果,。

　　了解自己的受測裝置

　　受測裝置(Device under test,，DUT) 可能大幅影響 RF 測量作業(yè)。舉例來說,，溫度就可能影響穩(wěn)定性與可重復(fù)性,，許多 RF 裝置與儀器并不會自行補償溫度變化，因此必須先穩(wěn)定溫度,，才能將測量作業(yè)的漂移錯誤降至最低,。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,。

　　在主動式裝置中,，多余的功率可能造成裝置發(fā)熱；以高功率的放大器為例,，DUT 本身可達穩(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,。這時就可能要找出由放大器所產(chǎn)生的不定訊號,，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,，若測量其線性參數(shù) (增益與相位) 亦將無法得到相關(guān)結(jié)果。因為所有因素均將影響 RF 測量作業(yè)的精確度,，在測量裝置之前,，先行了解 DUT、作業(yè)方式,，與其對 RF 測量參數(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 RF 測試設(shè)備的規(guī)格與 DUT 的測量需求,，亦略顯不足,；若 RF 測量作業(yè)的頻率較高，而儀器又較不符合所需規(guī)格時,，更加擴大不確定性的范圍,。接著各個測量步驟均可能發(fā)生錯誤，進而影響整體結(jié)果,。當(dāng)進行錯誤測量時,，應(yīng)先找出測量作業(yè)的可能錯誤，再找出可能影響的 DUT,。

　　使用者應(yīng)了解儀器的重要操作規(guī)格,，還有各個測量步驟所牽連的裝置 (包含 DUT 在內(nèi))；而其它相關(guān)規(guī)格則應(yīng)了解配對,、功率,、頻率響應(yīng)與噪聲系數(shù)。亦應(yīng)了解所有參數(shù)的容錯范圍,，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 ,；

　　˙測量作業(yè)的電磁波干擾(EMI)強度,。

　　并未正式納入考慮的還有冷卻、諧波,、混附訊號(Spur),，與其它非線性動作，均可能影響測量作業(yè),?？刹殚喺w設(shè)定情形,，再找出各個部分的誤差幅度，以得到測量不確定性的實際數(shù)據(jù),。另應(yīng)找出錯誤來源,，以了解其對精確度、可重復(fù)性與不確定性的影響,，如此將可得到更精準的測量結(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、測試,，直到上市的成本,，均為巨額的投資。公司的能否延續(xù),，可能就以 1 款產(chǎn)品的效能而定生死,。對高效能的 RF 測試設(shè)備來說，由于必須能滿足甚或超過目前市場所需的重要規(guī)格,，因此其可能投入的資金更是難以估計,。除了必須具備競爭優(yōu)勢之外，亦可能影響公司的后續(xù)營收,。

　　但是昂貴,、高效能，且精確校準過的 DUT 與測試系統(tǒng)還不夠,，針對中間用以銜接裝置用的連結(jié)組件,，亦必須考慮其質(zhì)量與可重復(fù)性。若能提升關(guān)鍵規(guī)格達 1/10 或 1/5 的 dB,，就可能達到高競爭優(yōu)勢,。

　　對絕大部分的標(biāo)準而言，最好是能達到 1：1.5 的電壓駐波比(VSWR),，但匹配(Match)的強度亦可能影響錯誤的為匹配的不確定性達 +/-0.35dB (約略值),。當(dāng)造成過多的不確定性時，就不可能達到 0.2 dB 的關(guān)鍵規(guī)格,。

　　其它受到忽略的項目 (如連接線,、切換器、衰減器,、插槽,、轉(zhuǎn)接器，與配件) 亦能影響整體的測量結(jié)果,。若要開始測量作業(yè),，應(yīng)先達到所需的精確度,，接著選擇合適的組件。依目前公認的標(biāo)準,，測量系統(tǒng)的效能最好達到 DUT 受測參數(shù)的 10 倍之譜,。

　　若已擁有高質(zhì)量的訊號路徑，則接著就是布署完整的測量實作,；使用者應(yīng)確實清潔并存放連接線,、接頭，與轉(zhuǎn)接器,，就算是最高級的連接線與轉(zhuǎn)接器也會磨損,，若零件老化就應(yīng)淘汰，這些都算測試作業(yè)的耗材,，并應(yīng)逐步減少轉(zhuǎn)接器的使用機會,。

　　此外應(yīng)定期使用扳手與線路量表進行調(diào)整，即可盡量避免熱切換(Hot-switching),；并請注意,，應(yīng)適時靜電放電 (Electro-static discharge，ESD),。即便于測試系統(tǒng)與 DUT 之間使用最高質(zhì)量的組件,，若銜接的零件過多，亦可能造成測量錯誤,。

　　為測量作業(yè)選用正確的工具

　　根據(jù)所要測量的參數(shù)與所需的精確度,，其測量 DUT 的 RF 設(shè)備亦有所不同。能投資設(shè)備當(dāng)然最好,，但若僅能發(fā)揮設(shè)備某部分的效能,，就形成預(yù)算浪費。若僅需測量 RF 功率,，則 RF 功率計當(dāng)然優(yōu)于向量訊號分析器 (VSA),。

　　純量(Scalar)儀器僅能測量強度 (振幅)，而向量儀器則可測量強度與相位,。就算測量作業(yè)不需相位值,，則由于向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，因此亦可用以修正錯誤,。

　　在購買 RF 設(shè)備時,，價格往往并不等同于效能。高質(zhì)量的掃頻調(diào)協(xié)頻譜分析器 (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量效能而言，雖然已可達 ± 1 dB 或較差的精確度并可用于一般測量,，但卻無法滿足絕對 RF 功率的測量需要,。同樣的,，若使用中的儀器可達 -140 dBm/Hz 的噪聲水平，此款儀器就難以測量 -155 dBm/Hz 噪聲水平的 DUT,。

　　所以請為測量作業(yè)選擇正確的工具,；若購買的設(shè)備效能超出所需的測量精確度太多，就浪費了成本與資源,，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量質(zhì)量,。

　　開發(fā)測量程序

　　一旦建構(gòu)自己所需的最佳實作,，即可將之安裝至測量程序中，更有利于整個團隊的溝通,，接著就能讓 RF 測量結(jié)果達到更好的可重復(fù)性與一致性,。舉例來說，測量程序的常見問題之一即為：“應(yīng)多久校準 1 次”,。

　　許多 RF 儀器對環(huán)境的變化極其敏感，因此就必須時常校準設(shè)備,；高精確度的測量需求亦常常影響了校準頻率,。不論哪種情況，均應(yīng)了解 RF 設(shè)備的校準需求,，并將之列入測量程序中,。

　　從設(shè)計、檢驗,、測試,，到制造的所有程序，均將影響 RF 的測量效能,。使用者亦需考慮制造過程所應(yīng)測試并檢驗的作業(yè)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 項程序 (如重新作業(yè),、焊接、組裝,，與絕緣),，均應(yīng)納入考慮。

　　若要建構(gòu)良好的 RF 實作,，亦應(yīng)考慮相關(guān)程序,。亦可連帶簡化學(xué)習(xí)與標(biāo)準化的過程。而后續(xù)從建構(gòu)程序直到產(chǎn)品使用壽命,，“一致性”亦將影響 RF 參數(shù)與測量結(jié)果,。

　　提高 RF 測量作業(yè)的質(zhì)量

　　要進行 RF 測量作業(yè)很簡單,，但要能準確測量就有些許難度。若能建構(gòu)完整實作并用于程序之中,，將可提升 RF 測量的質(zhì)量,。

　　還有許多方法可找出并建置最佳實作范例。應(yīng)不斷設(shè)法提升 RF 測量質(zhì)量,，以確實了解測量要點并用于實作之中,。從提高 RF 測量技巧到完整發(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,。