提高RF微波測(cè)試正確性

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。

• 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)就可以減少漏，可能也比較不需要將信號(hào)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(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。

• 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(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。

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。

• VSWR

放大器最惡名昭彰的問(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。

• 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。

• 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。

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(huì)產(chǎn)生足以發(fā)生“視頻漏”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。

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)恢偷皆本的頻率，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。

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(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)。

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：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(huì)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(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。