运用RF测量技巧完整发挥RF设备性能

发布者:星尘之泪最新更新时间:2016-09-01 来源: eefocus关键字:RF  测量技巧  设备性能 手机看文章 扫描二维码
随时随地手机看文章
新款 RF 仪器均具备绝佳的精确度与测量功能,已大幅超越之前的产品,但若讯号无法达到一定质量,这些仪器亦无法发挥其效能;声音测量实作与相关要素,将可让使用者完全了解自己投资的 RF仪器。

进行稳定的 RF 测量作业

在理想状态下,应可轻松进行RF测量作业,但实际上却有着许多难题;目前既有的 RF 仪器即可满足主要的 RF 测量作业,如功率、频率与噪声,但“获得结果”不见得就是“获得正确的结果”。若能于 RF 测量作业中建构最佳实作范例,就能确保获得稳定、精确,且可重复使用的测量结果。

先了解术语

诸如“精确度”、“可重复性”、“分辨率”,与“不确定性”的术语,均往往于 RF 应用中遭混用或误用,反而降低了测量的正确度。在进行 RF 测量作业之前,必须先了解重要术语,还有其正确的对应文字。

相较于模拟量表而言,当要于模拟量表上分辨正确读数时,仪器的数字显示方式绝对要简单许多。然而,若数字显示器呈现小数点后 3 位的数值,则使用者亦无法了解仪器或测量作业的分辨率与精确性。

即便可显示数千个 dB 的功率,或到小数单位的 Hertz 频率,亦不代表该款仪器就能测量数分钟之内的变化,所显示的位数应要能超过仪器的测量功能所及。为了完整了解 RF 仪器的功能,应随时参阅规格说明或数据,正确的术语定义,将可减少使用者对测量作业的疑虑。

接着列出常见的数个关键术语:
˙分辨率 (Resolution)──仪器所能确实侦测的最小变化量 ;
˙可重复性(Repeatability)──在相同条件与结果之下,可重复进行的测量次数;
˙不确定性(Uncertainty)──将测得的未知绝对值予以量化 ;
˙精确度(Accuracy)──仪器在已知误差范围内所能测得的参数实际/绝对值。

若能预估错误信息来源,往往就能决定测量作业的不确定性。除了上面提到的术语之外,亦可至 National Institute Standards and Technology (NIST) 或其它标准机构,找到相关规格说明文件。可追踪性 (Traceability) 则可确保所有测量仪器均是以常见标准所定义。

而“规格 (Specification) ”则是由测试设备的保证效能,并可由 NIST 追踪相关校准认证。“典型、常见 (Typical) ”意指已完全测试的效能,但并未纳入测量的不确定性。“名目、表列 (Nominal) ”效能为辅助信息,而并非所有仪器都经过此项测量。

精确度为仪器在已知误差范围内所能测得的参数实际/绝对值,亦即所谓的 X plus 或 minus Y。若没有某些误差限制与单位,则测量值“34”并无任何意义。同样的,仅有“5”的误差规格亦无任何意义;但“5%”的误差规格亦无意义。

“5%”可代表“±5%”,亦可为“+3%”或“-2%”;举例来说,精确度的正确表示方式应为“34 V +/- 1 V”、“34 V +/- 1%”,或“34 V +2/-1 V”。进一步了解 RF 测量术语,则可更熟悉其意义。若要能与别人精确沟通测量作业,则应先了解相关结果。

了解自己的受测装置

受测装置(Device under test,DUT) 可能大幅影响 RF 测量作业。举例来说,温度就可能影响稳定性与可重复性,许多 RF 装置与仪器并不会自行补偿温度变化,因此必须先稳定温度,才能将测量作业的漂移错误降至最低。还有立即的环境影响(如是否有空调循环、是否加盖与嵌板、处于室内或室外、是否靠近热源) 均应纳入变量考虑,并应注意暖机次数、DUT 冷却条件,与外围环境,与保持稳定的温度。

在主动式装置中,多余的功率可能造成装置发热;以高功率的放大器为例,DUT 本身可达稳定的温度,但后续的组件就不一定,衔接放大器输出的切换器与衰减器就常有升温现象。这时就可能要找出由放大器所产生的不定讯号,如谐波。

电源供应线可能产生环境噪声,并直接影响输出;而当放大器处于压缩状态时,若测量其线性参数 (增益与相位) 亦将无法得到相关结果。因为所有因素均将影响 RF 测量作业的精确度,在测量装置之前,先行了解 DUT、作业方式,与其对 RF 测量参数的影响,才能获得有意义的结果。

找出不确定性的范围

若要比对 RF 测试设备的规格与 DUT 的测量需求,亦略显不足;若 RF 测量作业的频率较高,而仪器又较不符合所需规格时,更加扩大不确定性的范围。接着各个测量步骤均可能发生错误,进而影响整体结果。当进行错误测量时,应先找出测量作业的可能错误,再找出可能影响的 DUT。

使用者应了解仪器的重要操作规格,还有各个测量步骤所牵连的装置 (包含 DUT 在内);而其它相关规格则应了解配对、功率、频率响应与噪声系数。亦应了解所有参数的容错范围,并记住如下的参数:
˙RF 切换的可重复性、老化程度,与功率承载;
˙耦合器的方向系数,连接线的相位稳定性,还有转接器的插入(Insert)损耗与折返损耗 (Return loss);
˙电路板线路的阻抗质量、适配卡插槽,与电路板的传输开关情形 ;
˙测量作业的电磁波干扰(EMI)强度。

并未正式纳入考虑的还有冷却、谐波、混附讯号(Spur),与其它非线性动作,均可能影响测量作业。可查阅整体设定情形,再找出各个部分的误差幅度,以得到测量不确定性的实际数据。另应找出错误来源,以了解其对精确度、可重复性与不确定性的影响,如此将可得到更精准的测量结果,并可高效率决定预算与资源。

注意所有组件与连结

产品的开发、设计、测试,直到上市的成本,均为巨额的投资。公司的能否延续,可能就以 1 款产品的效能而定生死。对高效能的 RF 测试设备来说,由于必须能满足甚或超过目前市场所需的重要规格,因此其可能投入的资金更是难以估计。除了必须具备竞争优势之外,亦可能影响公司的后续营收。

但是昂贵、高效能,且精确校准过的 DUT 与测试系统还不够,针对中间用以衔接装置用的连结组件,亦必须考虑其质量与可重复性。若能提升关键规格达 1/10 或 1/5 的 dB,就可能达到高竞争优势。

对绝大部分的标准而言,最好是能达到 1:1.5 的电压驻波比(VSWR),但匹配(Match)的强度亦可能影响错误的为匹配的不确定性达 +/-0.35dB (约略值)。当造成过多的不确定性时,就不可能达到 0.2 dB 的关键规格。

其它受到忽略的项目 (如连接线、切换器、衰减器、插槽、转接器,与配件) 亦能影响整体的测量结果。若要开始测量作业,应先达到所需的精确度,接着选择合适的组件。依目前公认的标准,测量系统的效能最好达到 DUT 受测参数的 10 倍之谱。

若已拥有高质量的讯号路径,则接着就是布署完整的测量实作;使用者应确实清洁并存放连接线、接头,与转接器,就算是最高级的连接线与转接器也会磨损,若零件老化就应淘汰,这些都算测试作业的耗材,并应逐步减少转接器的使用机会。

此外应定期使用扳手与线路量表进行调整,即可尽量避免热切换(Hot-switching);并请注意,应适时静电放电 (Electro-static discharge,ESD)。即便于测试系统与 DUT 之间使用最高质量的组件,若衔接的零件过多,亦可能造成测量错误。

为测量作业选用正确的工具

根据所要测量的参数与所需的精确度,其测量 DUT 的 RF 设备亦有所不同。能投资设备当然最好,但若仅能发挥设备某部分的效能,就形成预算浪费。若仅需测量 RF 功率,则 RF 功率计当然优于向量讯号分析器 (VSA)。

纯量(Scalar)仪器仅能测量强度 (振幅),而向量仪器则可测量强度与相位。就算测量作业不需相位值,则由于向量仪器的相位信息可找出系统中的无用反射并将之量化,因此亦可用以修正错误。

在购买 RF 设备时,价格往往并不等同于效能。高质量的扫频调协频谱分析器 (Swept-tuned spectrum analyzer),往往就能占去大部分的预算;就该款仪器原始的测量效能而言,虽然已可达 ± 1 dB 或较差的精确度并可用于一般测量,但却无法满足绝对 RF 功率的测量需要。同样的,若使用中的仪器可达 -140 dBm/Hz 的噪声水平,此款仪器就难以测量 -155 dBm/Hz 噪声水平的 DUT。

所以请为测量作业选择正确的工具;若购买的设备效能超出所需的测量精确度太多,就浪费了成本与资源,而且可能排挤到其它部分的预算分配。在某些情况下,连接线与切换器甚至更有助于提升测量质量。

开发测量程序

一旦建构自己所需的最佳实作,即可将之安装至测量程序中,更有利于整个团队的沟通,接着就能让 RF 测量结果达到更好的可重复性与一致性。举例来说,测量程序的常见问题之一即为:“应多久校准 1 次”。

许多 RF 仪器对环境的变化极其敏感,因此就必须时常校准设备;高精确度的测量需求亦常常影响了校准频率。不论哪种情况,均应了解 RF 设备的校准需求,并将之列入测量程序中。

从设计、检验、测试,到制造的所有程序,均将影响 RF 的测量效能。使用者亦需考虑制造过程所应测试并检验的作业参数。而可能影响精确度、可重复性,与不确定性的前/后 1 项程序 (如重新作业、焊接、组装,与绝缘),均应纳入考虑。

若要建构良好的 RF 实作,亦应考虑相关程序。亦可连带简化学习与标准化的过程。而后续从建构程序直到产品使用寿命,“一致性”亦将影响 RF 参数与测量结果。

提高 RF 测量作业的质量

要进行 RF 测量作业很简单,但要能准确测量就有些许难度。若能建构完整实作并用于程序之中,将可提升 RF 测量的质量。

还有许多方法可找出并建置最佳实作范例。应不断设法提升 RF 测量质量,以确实了解测量要点并用于实作之中。从提高 RF 测量技巧到完整发挥 RF 设备的效能,此篇技术文章所提及的步骤均属于基础概念而已。

关键字:RF  测量技巧  设备性能 引用地址:运用RF测量技巧完整发挥RF设备性能

上一篇:通频带的定义与测量
下一篇:电子测量仪器使用中的EMC问题

推荐阅读最新更新时间:2024-03-30 23:22

研华SOM-6883&SOM-7583为半导体与集成电路测试设备提供优异性能
研华SOM-6883&SOM-7583为半导体与集成电路测试设备提供优异计算性能 为什么半导体和IC测试设备需要升级? 随着众多新的高性能应用的需求不断增加,研华SOM团队旨在为半导体和集成电路测试设备领域的客户提供更好服务。半导体和集成电路(IC)测试设备设计用于在一台测试机上同时对不同线路的数百个集成电路板和芯片组进行批量测试,例如CPU、SoC、SSD和内存产品。 为了以更低成本和更有效的方式批量测试集成电路产品,集成电路测试设备倾向于具有对应于每个待测设备的等量功能板,功能板通过预加载测试程序测试集成电路。 由于测试程序日趋复杂,为缩短平均测试周期,必须满足内存容量更大和数据传输速度更快的核
[嵌入式]
研华SOM-6883&SOM-7583为半导体与集成电路测试<font color='red'>设备</font>提供优异<font color='red'>性能</font>
基于数字RF调制器的有线网络融合方案
随着当前视频和数据传输业务对电缆带宽需求的提高,下行数据速率正在以30%~40%的速率逐年提高。此外,消费者也希望以相同的数据速率使用家中不断增加的互联装置。从长期目标来看,当前采用的模拟下行调制解调器很难满足成本要求。服务提供商还注意到,通过升级改造现有接入平台来满足不断增长的带宽需求的做法非常昂贵。   由此可见,用户和服务供应商面临着同一问题:模拟收发器已经无力来满足越来越高的带宽需求。取而代之的是新一代数字RF调制器,它可提供高密度、低成本的解决方案,来满足将来的带宽需求。数字RF调制器采用直接变频架构,使得融合接入平台(CCAP)能够支持整个频带的正交调幅(QAM)传输。这些数字RF调制器的容量最高可以达到模拟调制
[安防电子]
基于数字<font color='red'>RF</font>调制器的有线网络融合方案
红外操控终结者:RF4CE射频技术实现遥控器革命
  遥控(Remote Control)装置一般用于用户对家电设备的短距无线操控当中,目前以红外(IR)信号的方式最为常见。红外技术在设计上虽然简单容易,而且已有多年的成熟应用,但由于其固有的物理缺陷已越来越不能满足消费者多样的使用要求;因此,沉寂已久的 射频 (RF)遥控技术又重新进入消费者和设计师们的视线。   红外遥控的弊端   相信大部分家电用户在使用传统电视机、DVD播放器或空调的遥控器时,都碰到过以下问题: 遥控器与电器之间的距离不能过远 遥控器使用时应对准电器的接收方向,左右偏差角度不能超过25度,否则电器无法准确接收指令 遥控器在使用时要避免强光或其它光源的干扰 遥控器与电器之间不能存在障碍物
[模拟电子]
使用非信令技术改进移动设备射频测试
  目前,许多无线设备都结合了GSM、WCDMA、蓝牙、WLAN、GPS 和调频技术,并支持移动因特网所需高数据速率。而且,由于客户要求在任何大洲都能使用移动无线服务,因此许多设备还要工作在多频带并能支持多模操作。   对于客户而言,具备所有这些功能是很好的事情,但它们给测试工程师却带来了挑战。每种添加的额外技术和频带都额外增加了测试工作,由此导致生产测试过程的时间更长,测试成本因此而增加。这显然与人们希望降低移动通信产品价格的期望不符。成本的限制使得制造商需要采用全新的测试方法。幸运的是,使用非信令测试理念和预定义的测试序列,我们能把测试时间缩短到原来的十分之一。    射频设备调整两步法   按照节约成本措施制造的射频
[测试测量]
使用非信令技术改进移动<font color='red'>设备</font>的<font color='red'>射频</font>测试
本土企业射频芯片设计开发取得重要进展
新华网上海5月14日电(记者潘清)在国家持续加大对集成电路产业扶持力度的背景下,我国芯片设计行业呈现快速发展态势。由上海市“千人计划”专家黄风义博士创办的爱斯泰克(上海)高频通讯技术有限公司近日发布三款芯片,显示本土企业在射频收发系统集成电路芯片(RF SoC)设计开发方面取得重要进展。      据了解,三款自主设计并开发的核心芯片涵盖宽频带、可重构及高宽带等芯片,主要瞄准中高端应用的射频芯片市场,可广泛应用于第五代移动通讯(5G)、超高速无线物联网、射频传感器、卫星通信以及特种专用高宽带通信、导航、雷达等系统。      其中两款芯片以及场效应晶体管射频模型技术,于今年4月经北京大学、中科院、中国电子科技集团有限公司等单位专家
[半导体设计/制造]
基于ZigBee与51内核的射频无线传感器网络节点设计方案
0 引 言   近年来,无线传感器网络技术得到了飞速发展,由于2.4 GHz 通信频段免费、开放等特性,各种基于该频段的通信协议,如Wi-Fi、蓝牙等技术已相当成熟,并得到了广泛应用。ZigBee 是一种基于IEEE802.15.4 标准的低功耗个域网协议,该协议基于2.4 GHz 频段,是一种低成本、低功耗的近距离无线组网通信技术,近年来广泛应用于各种射频通信领域,如区域定位、视距数据传输、物联网标签、车用无线电子设备等。   以Chipcon 公司基于ZigBee 协议的系列产品为代表的SOC(片上系统)也日趋成熟。因此,方案设计了一个成本低廉、性能稳定、功能齐全的开发系统一直是相关研究的一个重要组成。本文将提出一种基于Z
[模拟电子]
基于ZigBee与51内核的<font color='red'>射频</font>无线传感器网络节点设计方案
ISL5216在中频通用接收平台中的应用
  软件无线电是一种基于宽带A/D、高速DSP芯片、以软件为核心的崭新体系结构。其基本思想是将宽带A/D尽可能靠近射频天线,以便将接收到的模拟信号尽可能早地数字化,尽量通过软件来实现接收机的各种功能。通过运行不同的算法,实时地配置信号,以提供多模式、多频段的功能。与传统的模拟方式相比,软件无线电具有灵活性、适应性和开放性等特点,被誉为无线电领域的又一次革命。目前软件无线电技术已在通信系统中得到广泛应用。   全数字化接收机是软件无线电中的一个重要基础,其硬件平台可以用可编程的通用DSP或者可重构的专用DSP来实现。目前,由于硬件水平的限制,直接射频数字化还有一定困难。一般是先模拟下变频至合适的中频,在中频直接数字化,然后经数字下
[测试测量]
ISL5216在中频通用接收平台中的应用
浅谈射频万用表——频谱分析仪
与网络分析仪、示波器以及信号发生器一样,频谱分析仪也属于必不可少的射频测试测量仪器。而在所有射频测试仪器中,频谱分析仪是功能最为齐全的一类,能够完全适用于实验室设备,或集成在较大的射频测试组件中,也可以用作移动射频信号/干扰捕获应用的一部分,甚至可以是无线和手机信号塔技术人员的随身穿戴装备。这些设备对于识别和定位干扰信号以及测量射频组件和系统来说至关重要。 一、频谱分析仪的应用 频谱分析仪在本质上是专业度极高且可进行不同配置调整的接收器,因此应用范围非常广泛,能够用于检测和测量连续波(CW)及调制射频/微波信号。通常情况下,频谱分析仪的感应硬件以及相关功能项与软件及控制系统相结合使用,进而实现更为强大的信号信息收集和测量。例如
[测试测量]
浅谈<font color='red'>射频</font>万用表——频谱分析仪
小广播
添点儿料...
无论热点新闻、行业分析、技术干货……
最新测试测量文章
换一换 更多 相关热搜器件
随便看看
电子工程世界版权所有 京B2-20211791 京ICP备10001474号-1 电信业务审批[2006]字第258号函 京公网安备 11010802033920号 Copyright © 2005-2024 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved