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量,，這些儀器亦無法發(fā)揮其效能,；聲音測量實作與相關要素,，將可讓使用者完全了解自己投資的 RF儀器,。

　　進行穩(wěn)定的 RF 測量作業(yè)

　　在理想狀態(tài)下,，應可輕松進行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“獲得結果”不見得就是“獲得正確的結果”,。若能于 RF 測量作業(yè)中建構最佳實作范例,，就能確保獲得穩(wěn)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,，均往往于 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 測量作業(yè)之前,，必須先了解重要術語，還有其正確的對應文字,。

　　相較于模擬量表而言,，當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)分鐘之內的變化,，所顯示的位數(shù)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(guī)格說明或數(shù)據(jù),，正確的術語定義，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)個關鍵術語：

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

　　˙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(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所能測得的參數(shù)實際/絕對值。

　　若能預估錯誤信息來源,，往往就能決定測量作業(yè)的不確定性,。除了上面提到的術語之外，亦可至 National Institute Standards and Technology (NIST) 或其它標準機構,，找到相關規(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準所定義,。

　　而“規(guī)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?！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?、表列 (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為“34 V +/- 1 V”、“34 V +/- 1%”,，或“34 V +2/-1 V”,。進一步了解 RF 測量術語，則可更熟悉其意義,。若要能與別人精確溝通測量作業(yè),，則應先了解相關結果。

　　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(如是否有空調循環(huán),、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(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,。

　　電源供應線可能產(chǎn)生環(huán)境噪聲,，并直接影響輸出；而當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) 亦將無法得到相關結果,。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果,。

　　找出不確定性的范圍

　　若要比對 RF 測試設備的規(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,，進而影響整體結果。當進行錯誤測量時,，應先找出測量作業(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)；而其它相關規(guī)格則應了解配對,、功率,、頻率響應與噪聲系數(shù)。亦應了解所有參數(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，還有轉接器的插入(Insert)損耗與折返損耗 (Return loss),；

　　˙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 ；

　　˙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(chǎn)品的開發(fā),、設計,、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組件,，亦必須考慮其質量與可重復性,。若能提升關鍵規(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)。當造成過多的不確定性時,，就不可能達到 0.2 dB 的關鍵規(guī)格,。

　　其它受到忽略的項目 (如連接線、切換器,、衰減器,、插槽、轉接器,，與配件) 亦能影響整體的測量結果,。若要開始測量作業(yè)，應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,。

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

　　此外應定期使用扳手與線路量表進行調整,，即可盡量避免熱切換(Hot-switching)；并請注意,，應適時靜電放電 (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 設備亦有所不同,。能投資設備當然最好,，但若僅能發(fā)揮設備某部分的效能,，就形成預算浪費。若僅需測量 RF 功率,，則 RF 功率計當然優(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 設備時,，價格往往并不等同于效能,。高質量的掃頻調協(xié)頻譜分析器 (Swept-tuned spectrum analyzer)，往往就能占去大部分的預算,；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量,。

　　開發(fā)測量程序

　　一旦建構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 測量結果達到更好的可重復性與一致性,。舉例來說，測量程序的常見問題之一即為：“應多久校準 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,，均應了解 RF 設備的校準需求，并將之列入測量程序中,。

　　從設計,、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測試并檢驗的作業(yè)參數(shù),。而可能影響精確度,、可重復性，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)，均應納入考慮,。

　　若要建構良好的 RF 實作,，亦應考慮相關程序。亦可連帶簡化學習與標準化的過程,。而后續(xù)從建構程序直到產(chǎn)品使用壽命,，“一致性”亦將影響 RF 參數(shù)與測量結果。

　　提高 RF 測量作業(yè)的質量

　　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,。若能建構完整實作并用于程序之中，將可提升 RF 測量的質量,。

　　還有許多方法可找出并建置最佳實作范例,。應不斷設法提升 RF 測量質量，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 設備的效能,，此篇技術文章所提及的步驟均屬于基礎概念而已。