根据射频
原理的无线通讯产品俯拾即是，其数量的增长速度也十分惊人。从蜂窝电话和无线PDA，到支撑WiFi的笔记本电脑、蓝牙耳机、射频身份标签、无线医疗设备和Zigbee传感器，射频设备的商场规模在飞速扩展。
要想进行全面的出产测验并进步测验产能，测验工程师们必需求了解射频基本原理，清楚测验的内容，并懂得选用最适合 的仪器完结这些测验作业。问题是，大多数从事低频运用（作业频率在1MHz以下）的工程师不太了解高频的运用特色。
遗忘电压，射频工程师常用功率
射频信号的强度千差万别。跟着信号在自由空间的传达，单位功率将跟着间隔的平方成份额下降，功率的改变常用分贝（dB）来标明。
选用分贝进行功率丈量也大大简化了核算进程。增益和损耗都按分贝为单位进行加减。因而，乘法操作简化为加法操作。dB的方式化界说为：
dB = 10 log （Pout/Pin）
分贝dB是一个相对的值。另一个相关的单位是毫瓦分贝dBm，它是相关于1mW的肯定功率。图1给出了dBm的值及其相应的瓦特数，其间还给出了移动电话的 发射机发射功率参阅规模，以及活络接收机所能检测到的最低信号功率。图2给出的等式界说了室温下射频信号的理论热噪声。由于射频信号经过空气的传输以及受 到大气搅扰和其它信号的搅扰，抵达接收机端的信号电平或许变得十分低。接收机常常需求检测低于0.1pW的信号（或许低于微伏的信号电平）。
Noise Floor：本底噪声
常见问题不再是输入阻抗，而是传输线的阻抗失配。在低频状况下，咱们在电路上传输电压的方针是完成最小的衰减起伏。其间，最有用的电路是输入阻抗高而输出阻抗低的电路。关于射频运用，线缆的长度或许只要波 长的四分之一，咱们有必要把信号传输当成波来了解。假如波遭到阻断，部分波信号就会发生反射。射频传输的方针便是无损耗地将一切的功率传给负载。任何功率的 反射就意味着传给负载功率的丢失。因而，失配是一个要害的参数。电路元件和传输线之间的任何阻抗差异都会引起反射和功率损耗。
在射频运用中，传输线一般都选用同轴电缆，它们相关于电路板和电路板内的微带线路而言都是外部组件。这些组件具有自己的特征阻抗。传输线的特征阻抗取决于导 线的几许结构、导线的特点以及包裹或阻隔导线的绝缘体。关于射频运用来说，传输线的特征阻抗以及各组件的输入和输出阻抗一般选用50欧姆或75欧姆。50 欧姆的阻抗用于优化体系内的功率传输，而75欧姆的阻抗用于完成最小的衰减，例如有线电视网体系。大部分射频无线传输体系都是针对功率传输而进行规划优化 的，因而特征阻抗都是50欧姆。
为了尽量削减反射，无线测验与丈量运用中的射频线缆和组件都是根据50欧姆特征阻抗而规划的。相反，当阻抗匹配时，就完成了最佳的功率传输。
假如某个信号波从一种特征阻抗传输到另一种不同的特征阻抗，那么就会引起信号反射和反向传输。假如阻抗相同，就不会发生反射。当由于阻抗不接连而发生信号反 射时，就会在传输线的两个方向上呈现信号波的传输。在这两个波相位相同的点上，将呈现最大的电压幅值Vmax；在它们相位相差180度的点上，将呈现 Vmin。Vmax和Vmin的比值称为电压驻波比，即VSWR。VSWR是衡量某个衔接器或某条线缆的阻抗是否挨近50欧姆的一个目标。图3给出了抱负 状况下全匹配（没有反射）、抱负开路（100%反射），以及极点状况下这三个值之间的联系。
了解把握新式的衔接器、线缆和元件
带BNC衔接器的电缆一般在500MHz以上就开端衰减。在射频范畴，电缆一般装备N型衔接器和SMA衔接器。N型衔接器常用在测验仪器上，由于它们十分耐 用，可以处理高功率，可以很好地作业在高达18GHz的频率下。SMA衔接器比N型衔接器小得多，比N衔接器的功率更低，可是可以很好地用于18GHz以 上的频率下。
一切的射频电缆都是同轴的。同轴射频电缆可以是不行曲折的（即刚性的）、可曲折必定程度的（即半刚性的），或许可曲折的。关于射频而言，咱们要比低频状况下更小心肠对待电缆。过火的曲折电缆以及显着的90度折弯都会损坏电缆，严重地下降传输功用。
在低频状况下，杰出的衔接便是辅导线之间要彼此触摸（简略的接连性）。而在射频状况下，阻抗失配是很严重的问题，意味着杰出的衔接不只要保证导线彼此触摸，并且要求衔接器也要正确的改变在一同。因而，射频制作商常选用7英尺磅巨细的扭矩，以保证衔接器之间具有很好的触摸和最小的电阻（射频术语称为插入损耗）。
在整个测验体系中保证50欧姆的传输线
射频电路中的并行衔接或许多信号通路并不像低频电路中的那样简略。保证整个电路通路阻抗匹配，减小阻抗不接连和信号反射是十分要害的。射频开关的制作都选用 精细加工，以保证整个开关都是50欧姆的阻抗。为了完成并行通路，人们选用所谓的分路器或分离器之类的器材将一条输入信号通路分红两条或多条输出通路，每 条通路50欧姆。组合器则完成相反的效果，将多条输入通路合并成一条输出通路。假如您是初次触摸射频测验，那么不要被这些杂乱的状况所吓倒。射频元件比同 样的直流元件本钱要高得多。
您需求什么样的射频仪器以满意您的测验需求？
低频测验仪器正不断丰富遍及，射频测验仪器的品种也越来越多，运用越来越广泛，包括从信号源和功率计，到频谱和网络剖析仪等各种仪器。这些仪器用于发生射频信号，以及丈量很多信号参数。
射频功率计——射频范畴的数字万用表
功 率是射频范畴中最常常被丈量的一个量。丈量功率最简略的办法便是运用功率计，它实践上是用来丈量射频信号功率的。功率计中运用宽带检波器，按瓦特、 dBm、或许dB μV显现肯定功率的巨细。关于大多数功率计而言，宽带检波器（或传感器）是一个射频肖特基二极管或许二极管网络，完成射频到直流的转化处理。
功率计是一切丈量功率的射频仪器中最准确的。高端功率计（一般需求一个外部功率传感器）可以完成0.1dB或更高的丈量精度。功率计最低可以丈量 -70dBm（100pW）的功率。传感器有各种模型，从高功率模型、高频率（40GHz）模型，到峰值功率丈量的高带宽模型等。
功率计有单通道和双通道两种。每个通道都需求装备自己的传感器。两个通道的功率计就可以丈量出一个器材、电路或体系的输入和输出功率，并核算出增益或损耗。
某些功率计可以到达每秒200到1500次读数的丈量速度。而有些功率计可以丈量多种信号的峰值功率特性，包括通讯和某些运用中运用的调制信号和脉冲射频信 号。双通道的功率计还可以准确丈量出相对功率。功率计还可以针对便携式运用的需求规划成尺度精巧的外形，使其更适合于现场测验的需求。
功率计的首要限制在于其幅值丈量规模。频率规模是与丈量量程之间进行折衷的。此外，功率计尽管可以十分准确地丈量出功率，可是无法标明信号的频率重量。
射频频谱或射频信号剖析仪——射频工程师的示波器
频谱或矢量信号剖析仪运用窄带检测技能在频域内丈量射频信号。其首要的输出显现是功率频谱与频率之间的联系，包括肯定功率和相对功率。这种剖析仪还可以输出解调信号。
频谱剖析仪和矢量信号剖析仪没有像功率计那样的准确性，可是，射频剖析仪中运用的窄带检测技能使其可以丈量低达-150dBm的功率。射频剖析仪的精度一般在±0.5dB以上。
频谱和矢量信号剖析仪可以丈量的信号频率从1kHz到40GHz（乃至以上）。频率规模越宽，剖析仪的本钱就越大。最常见的剖析仪的频率到达3GHz。作业在5.8GHz频率规模的新通讯规范就需求带宽为6GHz以上的剖析仪。
矢量信号剖析仪是添加了信号处理功用的频谱剖析仪，它不只可以丈量信号的幅值，并且可以将信号分解成它的同相和正交重量。矢量信号剖析仪可以将某些调制信号 进行解调，例如一些由移动电话、无线LAN设备和根据其他一些新通讯规范的设备所发生的调制信号。矢量信号剖析仪可以显现星座图、码域图和调制质量（例如 差错矢量起伏）的核算衡量。
传统的频谱剖析仪是扫描-调谐式设备，由于其间的部分振荡器要扫描一个频率规模，窄带滤波器就可以获取该频率 规模内每个单位频率上的功率重量。矢量信号剖析仪也扫描一部分频谱，可是它们捕捉必定宽带内的数据进行快速傅立叶改换得到单位频率上的功率重量。因而矢量 信号剖析仪扫描频谱的速度比频谱剖析仪快得多。
点评矢量信号剖析仪功用的要害目标在于它的丈量带宽。一些新的高带宽通讯规范，例如 WLAN和WiMax，需求捕捉带宽为20MHz的信号。要想捕捉并剖析这些信号，剖析仪有必要具有足够大的带宽才干捕捉到整个信号。假如测验高带宽、数字 调制的信号，那么要保证剖析仪的丈量带宽可以充沛捕捉到所测的信号。
频谱剖析仪可以用于查验待测发射机是否发生了正确的功率频谱。假如设 计工程要求测验某些失真重量，例如谐波或寄生信号，那么就需求选用频谱剖析仪或矢量信号剖析仪。相似的，假如规划者重视器材的噪声功率，那么也需求运用这 样的射频剖析仪。其他一些需求频谱剖析仪或矢量信号剖析仪的比如包括：测验互调失真、三阶切断、功率扩大器或功率晶体管的1dB增益紧缩、器材的频率响应 等。
测验那些触及数字调制信号的发射机或扩大器就需求运用矢量信号剖析仪，对调制信号进行解调。矢量信号剖析仪可以丈量出某个器材发生了 多大的调制失真。解调进程是一个杂乱、核算密布的进程。可以快速进行解谐和丈量核算操作的矢量信号剖析仪就可以大大缩短测验时刻，下降测验本钱。
射频信号源
一切的射频信号源都能发生接连（CW）射频正弦波信号。某些信号发生器也可以发生模仿调制射频信号（如AM信号或脉冲射频信号），矢量信号发生器选用IQ调制器发生各种模仿或数字调制信号。
射频信号源进一步可以分红很多种，包括固定频率CW正弦波输出源、扫描输出一个频段非固定频率CW正弦波的扫频源、模仿信号发生器以及添加模仿和数字调制功用的矢量信号发生器。
假如测验需求鼓励信号，那么就需求射频信号源。射频信号源的要害目标是频率与幅值规模、幅值精度和调制质量（关于发生调制信号的信号源而言）。频率调谐速度和幅值安稳时刻关于削减测验时刻也是十分要害的。
矢量信号发生器是一种高功用的信号源，一般结合恣意波形发生器一同发生某些调制信号。经过恣意波形发生器可以使矢量信号发生器发生恣意类型的模仿或数字调制 信号。这种发生器可以在内部发生多种基带波形，在某些状况下，也可以在外部发生某种基带波形然后载入到仪器中。假如测验规范要求被测的元件、设备或体系按 照待测设备终究运用中的处理调制办法进行测验，那么这种状况下一般需求运用矢量信号发生器。
假如测验规范需求进行接收器活络度测验、误码率测验、相邻信道按捺、双音互调按捺、或双音互调失真的测验，那么也需求运用射频信号源。双音互调测验和相邻信道按捺测验需求两个信号源，接收器活络度测验和/或误码率测验只需求运用一个射频信号源。
假如待测器材是用于移动电话的，那么测验者或许要根据移动电话规范的需求进行调制信号类型的测验。移动电话功率扩大器需求结合调制信号源（例如矢量信号发生 器）进行测验。在挑选某种矢量信号发生器之前，要评价一下该信号发生器在不同调制信号之间的切换速度，以保证其可以供应最快的测验时刻。
网络剖析仪
除了频谱剖析仪和矢量信号剖析仪，第三类剖析仪便是网络剖析仪。网络剖析仪包括一个内置的射频信号源和一个测验射频器材的宽带（或窄带）探测器。网络剖析仪以x-y坐标、极坐标或史密斯圆图的方式输出显式器材的特性。
从本质上来看，网络剖析仪丈量的是器材的S参数。矢量网络剖析仪可以供应幅值和相位信息，可以以很高的精度判别这些器材在某个宽频段上的传输损耗与增益。经过矢量网络剖析仪，还可以丈量出回波损耗（反射系数）和阻抗匹配，进行相位丈量和群推迟丈量。
网路剖析仪首要用于剖析比如滤波器和扩大器之类的元件。值得注意的是，网络剖析选用的是未经调制的接连波，剖析仪的校准十分重要。运用制作商供应的校准工具包可以完成网络剖析仪的校准。
由于网络剖析仪在一台仪器内集成了信号源和丈量功用，并且剖析仪具有较宽的频率规模，因而这类仪器的价格比较贵重。
典型运用
需求一起运用四种首要的射频测验仪器的一个运用实例便是功率扩大器（PA）的测验。
信号源可以供应输入信号，功率计或频谱剖析仪可以丈量输出功率。假如精度十分重要，例如在丈量最大功率时，那么就需求运用功率计进行输出丈量。
PA的输入匹配关于从事射频发射器的规划者来说是一个要害参数。扩大一切供应PA的功率，不因反射而损耗实践的功率，这是十分重要的。因而，PA制作商都会指 明并丈量PA的回波损耗（即S11），这是网络剖析仪可以丈量出的。别的，假如只是需求丈量标量幅值，那么可以经过一个耦合器将一个信号源和一个频谱剖析 仪（或功率计）结合起来，丈量反射功率的幅值。比较运用网络剖析仪来看，这种办法仅有的缺陷便是装备进程愈加杂乱，需求运用额定的无源射频元件。关于回波 损耗标量的丈量，功率计可以完成更准确的功率丈量。
关于输入阻抗与输出阻抗（一般为50欧姆）不匹配的负载，PA向这样的负载传输功率的 才干是衡量该PA在实在条件下功用的一个重要目标，由于在实在条件下负载（例如天线）不必定刚好具有50欧姆的特性输入阻抗。在这种状况下，非50欧姆的 电阻负载就会切换到该PA的输出端。这种负载将迫使PA输出高达20:1的VSWR（抱负匹配的状况下，50欧的负载将会得到将近1:1的VSWR）。 PA有必要可以正确作业，在存在很多反射功率的状况下为负载供应一些功率。某些输出丈量需求进行频谱剖析。用于播送或移动电话范畴（或许其他契合FCC规则 的运用）的射频PA要求在PA作业频道的相邻频道内不能发生剩余的功率。对相邻信道功率、互调失真和谐波失真的丈量便是丈量PA在真实传输信道之外所发生 的功率。关于这些丈量而言，动态规模、在存在大信号（例如载波信号）的状况下丈量小信号的才干就成为频谱剖析仪的一项重要目标。例如，假如某个PA的目标 标明它的相邻信道功率（关于某类调制机制，或许关于某种特别的移动电话规范）是60dBc（载波下分贝），那么该频谱剖析仪的动态规模（在所需的测验条件 下）必定比谐波功率、相邻信道功率或互调重量的最小容许功率至少大6dB。
邻信道功率有必要选用调制信号进行丈量，也便是说有必要考虑信号源的邻信道功用。信号源的邻信道功率输出有必要比功率扩大器发生的最大容许邻信道功率至少小6dB。
关于谐波的丈量，剖析仪的频率规模有必要比该PA的最大作业频率（3dB带宽频率）大三倍，以充沛捕捉最大作业频率的三次谐波功率。此外，频谱剖析仪的动态范 围和本底噪声有必要至少比待测值低6dB，才干很好的丈量三次谐波重量；有必要具有合理的信噪比，才干完成准确和可复现的丈量。谐波丈量显现的是PA发生的失 真巨细。过多的失真会对调制功用发生负面影响。
当不同频率的信号或不同频率的信号重量成为PA输入时，互调失真就决议了PA发生了多少失 真。发生这样的测验信号需求两个信号源。而一个双输出的信号源是不够用的，由于它的两个输出信号之间没有充沛的阻隔。信号源会发生本身的互调失真，这会导 致过高扩大器失真丈量，带来丈量成果的过错。
针对移动电话商场和某些商场范畴（例如WLAN运用）而规划的PA也常常要进行调制质量的测验，在这些运用范畴中一般选用比较杂乱的调制机制。这类测验一般要丈量差错矢量幅值（EVM）。
上述对首要射频理论的扼要介绍旨在协助我们回忆一下相关常识。这些对射频测验仪器的概述将为我们针对测验的需求挑选适宜的测验仪器供应一些总体上的辅导。在大多数状况下，测验者将会用到这四种测验仪器中的一种或几种：信号源、功率计、频谱剖析仪和网络剖析仪。
