提高RF微波测试正确性

避免切换相关的问题

切换对整体系统功能的运作相当重要，可以将仪器和DUT 之间的信号与电源供应连接作业自动化。由于大部分作为信号源以及需要量测的信号都会经过切换矩阵，因此其规格若有任何缺失，可能会影响量测的效能、速度和稳定。在高频下，有三项规格特别重要：隔离度、VSWR 和注入损耗。

• 扩大隔离

存在一个或多个高功率的信号时，信号路径间的漏可能会让低功率信号的量测变得极为困难。（当高功率和低功率的信号同时绕经一个切换矩阵时，最可能发生这种状况。）秘诀：选择隔离度规格为90 dB 或更佳的切换器，这样一来就可以减少漏，可能也比较不需要将信号绕经不同的切换组件了。

• 降低VSWR

高VSWR 可能造成相位误差，因而影响向量和调变量测 的准确度。切换矩阵的VSWR 与矩阵中使用之同轴切换器的VSWR 直接相关，而个别切换器的VSWR 会取决于它的机构尺寸和容许度。秘诀：可以使用与所需的频宽相较算是短的缆线，进一步将VSWR 降到最低。如果因为高频宽的需求或机构上的要求而无法使用短的缆线，那么最好的替代方法就是透过损耗垫或损耗性缆线，将注入损耗加入传输线中，如此一来，就可以在想要的频率范围，减小VSWR 引起之涟波的振幅，不过，代价是整体的注入损耗较高。

• 控制注入损耗

在较高的频率，注入损耗容易变成一个问题，其规格通常是以表格或方程式的形式，相对于频率来订定的。秘诀：随着切换器逐渐老化，其注入损耗可能会改变，因此要留意“注入损耗的稳定”或“注入损耗的稳定度”这类的规格，这种规格的有效性可以持续到产品预计的使用寿命到期时。t解这种最糟情况下的损耗值可以协助控管误差量。

评估信号整波器

如秘诀三所述，DUT、其测试要求及其所在的位置会决定是否要将被动或主动式信号整波器加入信号路径中。整波器可以是独立运作的装置或是内建在切换矩阵中，放大器、衰减器和转频器是最常用的信号整波元件。

放大器

如果需要进行精确的振幅量测，或是如果信号是透过很长的缆线来传送，那么可能就需要提供额外的信号增益。有几项重要的规格可以协助确定所要使用的放大器是否合适。

• VSWR

放大器最恶名昭彰的问题是VSWR 不佳。秘诀：将衰减器或隔离器（虽然这两者的频宽较有限）连接到放大器的输出，可以减轻VSWR 的问题。

• 交互调变

量测DUT 频宽以外的交互调变失真或旁生发射噪音时，放大器的频宽相当重要。秘诀：要慎防动态范围不佳或有很低的1 dB 压缩点的放大器，因为若存在很强的基频信号时，这种放大器会造成足以影响谐波量测结果的交互调变失真。

• 杂波（spur）

切换式电源供应器可能会产生与切换频率（通常为100-200kHz）有关的杂波。秘诀：避免使用含切换式电源供应器的放大器或任何其它的元件。

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。机电式衰减器裼梅掷胧角谢黄鳎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，裼PIN 二极体型切换器的衰减器可能会产生足以发生“视频漏”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，将信号恢偷皆本的频率，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

切换矩阵要裼媚囊恢旨际跏保除了电性效能外，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：t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，可选择当电源恢褪保会回偷揭阎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。