讓RF儀器發揮最大功效的解決方案

如何讓你的RF儀器發揮最大效能？

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品，但如果信號無法達到一定質量，這些儀器也無法發揮其功能；聲音測量實際操作與相關要素，將可讓使用者完全了解自己投資的 RF儀器。

進行穩定的 RF 測量操作

在理想狀態下，應可輕松進行 RF 測量操作，但實際上卻有著許多難題；目前既有的 RF 儀器已經可以滿足主要的 RF 測量，如功率、頻率與噪聲，但”獲得結果”不見得就是”獲得正確的結果”。若能在 RF 測量操作中建構最佳實作范例，就能確保獲得穩定、精確，且可重復使用的測量結果。

先了解術語

諸如”精確度”、”可重復性”、”分辨率”，與”不確定性”的術語，都經常在 RF 應用中遭混用或誤用，反而降低了測量的正確度。在進行 RF 測量操作之前，必須先了解重要術語，還有其正確的對應文字。

相對于模擬量表而言，當要在模擬量表上分辨正確讀數時，儀器的數字顯示方式絕對要簡單許多。然而，如果數字顯示器呈現小數點后 3 位的數值，則使用者也無法了解儀器或測量操作的分辨率與精確性。

即便可顯示數千個 dB 的功率，或到小數單位的 Hertz 頻率，也不代表該儀器就能測量數分鐘之內的變化，所顯示的位數應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，應隨時參閱規格說明或數據，正確的術語定義，將可減少使用者對測量的疑慮。接著列出常見的幾個關鍵術語：

B分辨率 (Resolution)──儀器所能確實偵測的最小變化量 ；

B可重復性(Repeatability)──在相同條件與結果之下，可重復進行的測量次數；

B不確定性(Uncertainty)──將測得的未知絕對值予以量化 ；

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

如果能預估錯誤信息來源，往往就能決定測量操作的不確定性。除了上面提到的術語之外，也可以到 National Institute Standards and Technology (NIST) 或其它標準機構，找到相關規格說明文檔。可追蹤性 (Traceability) 則可確保所有測量儀器均是以常見標準所定義。

而”規格 (Specification)”則是由測試設備的保證效能，并可由 NIST 追蹤相關校準認證。”典型、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。”名目、表列 (Nominal)”效能為輔助信息，而并非所有儀器都經過此項測量。

精確度為儀器在已知誤差范圍內所能測得的參數實際/絕對值，也就是所謂的 X plus 或 minus Y。如果沒有某些誤差限制與單位，則測量值”34”并無任何意義。同樣的，僅有”5”的誤差規格也無任何意義；但”5%”的誤差標準也沒意義。

“5%”可代表”±5%”，也可為”+3%”或”-2%”；舉例來說，精確度的正確表示方式應為”34 V +/- 1 V”、”34 V +/- 1%”，或”34 V +2/-1 V”。進一步了解 RF 測量術語，就能更熟悉其意義。如果要與別人精確溝通測量操作，則應該先了解相關結果。

了解自己的受測設備

受測設備(Device under test，DUT) 可能大幅影響 RF 測量操作。舉例來說，溫度就可能影響穩定性與可重復性，許多 RF 設備與儀器并不會自行補償溫度變化，因此必須先穩定溫度，才能將測量操作的漂移錯誤降至最低。還有立即的環境影響(如是否有空調循環、是否加蓋與嵌板、處于室內或室外、是否靠近熱源) 均應納入變量考慮，并應注意暖機次數、DUT 冷卻條件，與外圍環境，與保持穩定的溫度。

在主動式設備中，多余的功率可能造成設備發熱；以高功率的放大器為例，DUT 本身可達穩定的溫度，但后續的組件就不一定，銜接放大器輸出的切換器與衰減器就常有升溫現象。這時就可能要找出由放大器所產生的不定信號，如諧波。

電源供應線可能產生環境噪聲，并直接影響輸出；而當放大器處于壓縮狀態時，若測量其線性參數 (增益與相位) 也將無法得到相關結果。因為所有因素均將影響 RF 測量操作的精確度，在測量設備之前，先行了解 DUT、操作方式，與其對 RF 測量參數的影響，才能獲得有意義的結果。

找出不確定性的范圍

若要比對 RF 測試設備的規格與 DUT 的測量需求，還略顯不足；如果 RF 測量操作的頻率較高，而儀器又較不符合所需規格時，更加擴大不確定性的范圍。接著各個測量步驟均可能發生錯誤，進而影響整體結果。當進行錯誤測量時，應先找出測量操作的可能錯誤，再找出可能影響的 DUT。

使用者應該了解儀器的重要操作規格，還有各個測量步驟所牽連的設備 (包含 DUT 在內)；而其它相關規格則應了解配對、功率、頻率響應與噪聲系數。也應了解所有參數的容錯范圍，并記住如下的參數：

BRF 切換的可重復性、老化程度，與功率承載；

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

B電路板線路的阻抗質量、適配卡插槽，與電路板的傳輸開關情形 ；

B測量操作的電磁波干擾(EMI http://www.eettaiwan.com/CAT_480602_EMI-EMC-design.HTM>)強度。

并未正式納入考慮的還有冷卻、諧波、混附信號(Spur)，與其它非線性動作，均可能影響測量操作。可查閱整體設定情形，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據。另應找出錯誤來源，以了解其對精確度、可重復性與不確定性的影響，如此將可得到更精準的測量結果，并可高效率決定預算與資源。

注意所有組件與連結

產品的開發、設計、測試，直到上市的成本，都是巨額的投資。公司的能否延續，可能就以 1 款產品的效能而定生死。對高效能的 RF 測試設備來說，由于必須能滿足甚或超過目前市場所需的重要規格，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勢之外，也可能影響公司的后續營收。