DUT 的距離－近或遠

　　不論DUT 是固定在測試系統(tǒng)的夾具上，或是位在幾碼外的測試室中，要進行準確的修正有時相當困難。固定在夾具上的量測極具挑戰(zhàn)性，因為路徑通常會包括從同軸纜線轉(zhuǎn)換到微帶線式（microstripbased）的短路、開路和負載上。秘訣：如果無法使用高品質(zhì)的微帶線組件的話，就需要使用網(wǎng)路分析儀來量測夾具、模擬阻抗、以及將那些效應(yīng)從量測結(jié)果中消除。當DUT 位在遠端時，主要的問題出在纜線距離長所造成的路徑衰減，以及因溫度變化和纜線彎曲所造成的路徑差異。秘訣：若可能的話，應(yīng)量測儀器和DUT之間的整個路徑，或是量測路徑上每一個相關(guān)的元素，并使用向量學將其復數(shù)響應(yīng)值合起來，以分析出路徑衰減的程度。  秘訣四：別輕忽了所有與儀器相連的東西

　　設(shè)備制造商在訂定每一部儀器的效能規(guī)格時，最多只會提供到面板上供應(yīng)信號和量測信號用之接頭的規(guī)格而已。從接頭開始，所有出現(xiàn)在儀器和DUT 之間的東西都可能會影響儀器的效能和量測的穩(wěn)定一致性。在RF 和微波的頻率及功率位準下，通常有三大罪魁禍首：纜線、切換器和信號整波器（signal conditioner）。

　　選擇正確的纜線類型

　　訂定測試系統(tǒng)的規(guī)格時，需決定要使用哪一種纜線來連接各個裝置，而且您可能還可以指定切換矩陣中所要使用的類型。一般的原則是，穩(wěn)定的纜線具有較低的注入損耗和較佳的VSWR，因此量測的穩(wěn)定一致性較高。在高頻下，最常使用的三種纜線類型為： 半硬式（ s e m i -rigid）、軟性（conformable）和彈性（flexible）的纜線。

　　半硬式纜線

　　顧名思義，這種纜線不會輕易地改變形狀，可確保極佳的效能和穩(wěn)定。高品質(zhì)的半硬式纜線在生產(chǎn)制造的過程中，可透過施以符合MIL 標準的溫度循環(huán)刺激（temperature cycling）法，達到更高的穩(wěn)定度。在成形步驟后使用溫度循環(huán)刺激法，可以消除內(nèi)部的壓力，避免已成形的纜線日后變形。這些纜線中使用之介電質(zhì)的品質(zhì)也會影響其量測的效能。Solid Teflon是最常用的，但會造成注入損耗。Expanded Teflon是目前最佳的替代品，可提供較低的注入損耗和較寬的頻率范圍。這種對細節(jié)的注重全都會反映在這些纜線的成本上，相較于軟性或彈性的纜線，其價格高出許多。

　　軟性纜線

　　這種纜線的穩(wěn)定度比半硬式纜線差，因為它們很容易塑形和重新塑形，這樣的彈性會影響量測的穩(wěn)定和長期的可靠度。

　　彈性纜線

　　有時又稱為“ 測試儀器等級的纜線”，通?？梢蕴峁┝己玫南辔环€(wěn)定度和低注入損耗，但相對地價格也不低。這種纜線的維護需求較高，使用時需要額外地小心，不然嚴重的變形可能會改變其電性特性，造成量測結(jié)果不準確。

　　避免切換相關(guān)的問題

　　切換對整體系統(tǒng)功能的運作相當重要，可以將儀器和DUT 之間的信號與電源供應(yīng)連接作業(yè)自動化。由于大部分作為信號源以及需要量測的信號都會經(jīng)過切換矩陣，因此其規(guī)格若有任何缺失，可能會影響量測的效能、速度和穩(wěn)定。在高頻下，有三項規(guī)格特別重要：隔離度、VSWR 和注入損耗。

　　• 擴大隔離

　　存在一個或多個高功率的信號時，信號路徑間的洩漏可能會讓低功率信號的量測變得極為困難。（當高功率和低功率的信號同時繞經(jīng)一個切換矩陣時，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，這樣一來就可以減少洩漏，可能也比較不需要將信號繞經(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 的準確度。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)，而個別切換器的VSWR 會取決于它的機構(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，進一步將VSWR 降到最低。如果因為高頻寬的需求或機構(gòu)上的要求而無法使用短的纜線，那么最好的替代方法就是透過損耗墊或損耗性纜線，將注入損耗加入傳輸線中，如此一來，就可以在想要的頻率范圍，減小VSWR 引起之漣波的振幅，不過，代價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問題，其規(guī)格通常是以表格或方程式的形式，相對于頻率來訂定的。秘訣：隨著切換器逐漸老化，其注入損耗可能會改變，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)品預計的使用壽命到期時。瞭解這種最糟情況下的損耗值可以協(xié)助控管誤差量。

　　評估信號整波器

　　如秘訣三所述，DUT、其測試要求及其所在的位置會決定是否要將被動或主動式信號整波器加入信號路徑中。整波器可以是獨立運作的裝置或是內(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整波元件。

　　放大器

　　如果需要進行精確的振幅量測，或是如果信號是透過很長的纜線來傳送，那么可能就需要提供額外的信號增益。有幾項重要的規(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 的問題。

　　• 交互調(diào)變

　　量測DUT 頻寬以外的交互調(diào)變失真或旁生發(fā)射噪音時，放大器的頻寬相當重要。秘訣：要慎防動態(tài)范圍不佳或有很低的1 dB 壓縮點的放大器，因為若存在很強的基頻信號時，這種放大器會造成足以影響諧波量測結(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

　　機電式（electromechanical）和電子式的設(shè)計在管理信號位準上，可提供不同程度的彈性和精確度。機電式衰減器採用分離式切換器，一般的步進解析度為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，採用PIN 二極體型切換器的衰減器可能會產(chǎn)生足以發(fā)生“視頻洩漏”的尖峰波（spike），而影響量測的結(jié)果。秘訣：視需要串接機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，舉例來說，鎳在高功率位準下會變成非線性，且會造成交互調(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DUT 與測試系統(tǒng)相隔較遠時，可以使用降頻器將信號轉(zhuǎn)移到較低的頻率范圍，藉此減少纜線過長所造成的注入損耗。秘訣：在測試系統(tǒng)端，可以使用升頻器，將信號恢復到原本的頻率，不過，可能也需要加入濾波的功能，以便將轉(zhuǎn)換過程中產(chǎn)生的多余頻率成份濾除。

　　秘訣：執(zhí)行向量或調(diào)變量測時，若使用了多組信號、多條路徑或多次轉(zhuǎn)換，就必須使用某種形式的鎖相機制，以確保準確的結(jié)果。做法是：將儀器和轉(zhuǎn)頻器連接到共通的頻率參考點，然后量測每一組信號相對于參考信號的相位。

　　秘訣五：檢查切換器的操作屬性

　　切換矩陣要採用哪一種技術(shù)時，除了電性效能外，再進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（fail-safe）功能等因素，將可協(xié)助您做出正確的選擇。

　　機電式vs. 電子式

　　機電式切換器包含眾多會移動的機構(gòu)零件和實體接點，因此容易有品質(zhì)惡化速度相對較快的問題，會降低其穩(wěn)定和縮短有限的壽命。相反地，電子式切換器沒有會移動的機構(gòu)零件，因此具有較長的使用壽命和更高的穩(wěn)定。實務(wù)上，應(yīng)該選擇哪一種比較好？部分因素會取決于系統(tǒng)實際需要的切換開關(guān)次數(shù)：要考量每次測試的閉合次數(shù)、每天的測試次數(shù)、以及系統(tǒng)預期的使用壽命等因素。

　　另一個實際的考量是所繞接之信號的功率位準。切換高功率的信號會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)的儀器在打開或關(guān)閉矩陣中的任何切換器之前，先降低信號的位準。

　　自鎖式（latching）vs. 非自鎖式（non-latching）

　　機電式切換器內(nèi)部會使用自鎖式或非自鎖式繼電器。大部分的自鎖式繼電器會需要一個100-200 msec 的直流電源脈沖來打開或關(guān)閉繼電器。為了將電源需求減到最低，有些開發(fā)人員會設(shè)定系統(tǒng)依序或以一次一小批的方式，打開這些切換器（雖然這樣做會延長總切換時間）。而非自鎖式切換器需要固定的電源，通常為200 mA 時24V，才能保持接觸連通的狀態(tài)。在一個大型的切換矩陣中，非自鎖式切換器可能會在系統(tǒng)機架內(nèi)產(chǎn)生足以影響量測效能的熱度。秘訣：如果選擇使用非自鎖式切換器，需檢查實際的溫度上升情形，并且要有心理準備：系統(tǒng)機架中可能要另外加入冷卻裝置。

　　秘訣：瞭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。若要達到最高的安全性，可選擇當電源恢復時，會回復到已知狀態(tài)或設(shè)定的切換矩陣。非自鎖式切換器通常是失效/ 故障安全防護的優(yōu)先選擇，因為當電源中斷時，它們會打開，而且直到測試程式供電之前都不會閉合。不過，自鎖式切換器如果包含在電源中斷時，會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的安全防護能力。

　　進階的功能：內(nèi)建信號整波器

　　在系統(tǒng)中使用切換矩陣的好處之一是，可以由制造商將信號整波功能內(nèi)建到矩陣中。舉例來說，安捷倫的客制化切換矩陣可以配置多種的元件：放大器和衰減器；濾波器和隔離器；以及轉(zhuǎn)相和轉(zhuǎn)頻元件，如混波器、倍頻器（doubler）和分頻器（divider）。這些元件都是使用半硬式同軸纜線做固定的連接，而且不需要再另外接線，可提供一套小巧、方便的單機式解決方案。

　　秘訣六：加快量測設(shè)定與執(zhí)行的速度

　　是以“每單位時間內(nèi)所測試的DUT 數(shù)量”、“每單位時間內(nèi)所執(zhí)行的測試次數(shù)”、或其它以時間為基礎(chǔ)的衡量指標來評估系統(tǒng)的效能，量測速度皆取決于兩項基本的因素：設(shè)定系統(tǒng)所需的時間，以及執(zhí)行量測所需的時間。所有系統(tǒng)的三大組成要素－ 硬件、I/O 和軟件，對這兩項作業(yè)都可能是助力或阻力。

　　微調(diào)個別的儀器

　　系統(tǒng)中使用的所有可設(shè)定裝置都可能成為限制量測速度的瓶。最新一代的RF/ 微波儀器－信號產(chǎn)生器、功率錶、頻譜分析儀和網(wǎng)路分析儀－具有彈性的功能和能力，可以減少瓶頸的產(chǎn)生和提高系統(tǒng)的效能。

　　信號產(chǎn)生器

　　許多信號產(chǎn)生器都內(nèi)建調(diào)變和任意波形產(chǎn)生能力，有助于減少系統(tǒng)中需要使用的儀器數(shù)目、簡化系統(tǒng)的接線、以及降低軟件的復雜度。秘訣：儀器的設(shè)定可能會有點復雜和耗時，但可藉由預先產(chǎn)生一些設(shè)定狀態(tài)，將之儲存在記憶體中，然后設(shè)定系統(tǒng)視需要叫出儲存的狀態(tài)，而大幅縮短測試時間。如果系統(tǒng)需要在測試執(zhí)行中載入任意波形資料，也只要下載最少的點數(shù)，并使用二進位格式，而非ASCII
格式。

　　功率錶

　　能夠節(jié)省最多時間的因素或許來自于某些機種提供了內(nèi)建的校準能力，可以將校準的間隔時間從數(shù)小時延長為數(shù)個月。秘訣：盡量使用可提供寬廣的視頻頻寬和快速的資料取樣速度的數(shù)字功率錶，有些這類的機種每秒可以產(chǎn)生1000 或更多個修正過的讀值，并透過平均計算提高量測的準確度和穩(wěn)定性。

　　頻譜分析儀

　　就任何的頻譜分析儀而言，三項主要的調(diào)整包括：頻距、每次量測的點數(shù)、以及解析頻寬（RBW）。秘訣：使用必要的最少點數(shù)以及可能的最寬RBW 是縮短量測時間最簡單的方法，盡可能採用會自動加快速度的新一代頻譜分析儀，例如進行窄頻距量測時，會切到快速傅立業(yè)轉(zhuǎn)換（FFT）模式。秘訣：若要達到最大的效果，應(yīng)選擇性地使用自動輸入范圍調(diào)整功能。量測振幅改變速度很快的信號時，自動范圍調(diào)整功能可能會頻繁地改變輸入衰減器的設(shè)定，而減慢量測的速度。然而，如果信號位準很低且相當固定，則使用自動范圍調(diào)整功能可以改善信噪比（SNR），同時縮短量測時間，因為它可以使用較寬的頻距和RBW 設(shè)定。

　　網(wǎng)路分析儀

　　VNA 的校準有時非常耗時，特別是需要以手動的方式與標準品逐一連接的時候。秘訣：安捷倫的電子校準或ECal 模組可將這個過程自動化，只需透過單一連接，即可針對一到四個埠，提供更快速、更穩(wěn)定一致的校準結(jié)果。這種方法也可以減少測試埠接頭和校準標準品的磨損。秘訣：在分析儀內(nèi)部套用修正資料通常會比在外部的系統(tǒng)控制器中進行來得快速。大部分的VNA 都可以讓您儲存特定測試的校準曲線，并且在需要時重新叫出使用。有一點要提醒的是：這種方法用在一連串較窄的頻距時，會比用在一個超寬的量測頻距來得有效。

　　測試系統(tǒng)開發(fā)的未來發(fā)展

　　套測試系統(tǒng)都會面臨一些獨特的挑戰(zhàn)，但無論是什么情況，能夠在效能、速度和穩(wěn)定一致性之間做最佳的直接和間接取捨，將可協(xié)助達到量測正確性的要求。在選擇儀器設(shè)備、I/O 連接介面和軟體等測試系統(tǒng)的組成要件時，同樣也需要在這些重要的取捨因素間求取最佳的平衡。