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怎么进步RF丈量技巧并完好发挥RF设备的效能

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

新款 RF 仪器均具有绝佳的精确度与丈量功用,已大幅逾越之前的产品,但若信号无法到达必定质量,这些仪器亦无法发挥其效能;声响丈量实作与相关要素,将可让运用者彻底了解自己出资的 RF仪器。

进行安稳的 RF 丈量作业

在抱负状况下,应可轻松进行RF丈量作业,但实践上却有着许多难题;现在既有的 RF 仪器即可满意首要的 RF 丈量作业,如功率、频率与噪声,但“取得成果”不见得便是“取得正确的成果”。若能于 RF 丈量作业中建构最佳实作典范,就能确保取得安稳、精确,且可重复运用的丈量成果。

先了解术语

比如“精确度”、“可重复性”、“分辩率”,与“不确定性”的术语,均往往于 RF 运用中遭混用或误用,反而降低了丈量的正确度。在进行 RF 丈量作业之前,有必要先了解重要术语,还有其正确的对应文字。

相较于模仿量表而言,当要于模仿量表上分辩正确读数时,仪器的数字显现办法肯定要简略许多。可是,若数字显现器出现小数点后 3 位的数值,则运用者亦无法了解仪器或丈量作业的分辩率与精确性。

即便可显现数千个 dB 的功率,或到小数单位的 Hertz 频率,亦不代表该款仪器就能丈量数分钟之内的改变,所显现的位数应要能超越仪器的丈量功用所及。为了完好了解 RF 仪器的功用,应随时参看规范阐明或数据,正确的术语界说,将可削减运用者对丈量作业的疑虑。

接着列出常见的数个要害术语:
˙分辩率 (Resolution)──仪器所能的确侦测的最小改变量 ;
˙可重复性(Repeatability)──在相同条件与成果之下,可重复进行的丈量次数;
˙不确定性(Uncertainty)──将测得的不知道肯定值予以量化 ;
˙精确度(Accuracy)──仪器在已知差错规模内所能测得的参数实践/肯定值。

若能预估过错信息来历,往往就能决议丈量作业的不确定性。除了上面说到的术语之外,亦可至 National Institute Standards and Technology (NIST) 或其它规范组织,找到相关规范阐明文件。可追寻性 (Traceability) 则可确保一切丈量仪器均是以常见规范所界说。

而“规范 (Specification) ”则是由测验设备的确保效能,并可由 NIST 追寻相关校准认证。“典型、常见 (Typical) ”意指已彻底测验的效能,但并未归入丈量的不确定性。“名字、表列 (Nominal) ”效能为辅佐信息,而并非一切仪器都通过此项丈量。

精确度为仪器在已知差错规模内所能测得的参数实践/肯定值,亦即所谓的 X plus 或 minus Y。若没有某些差错约束与单位,则丈量值“34”并无任何含义。相同的,仅有“5”的差错规范亦无任何含义;但“5%”的差错规范亦无含义。

“5%”可代表“±5%”,亦可为“+3%”或“-2%”;举例来说,精确度的正确表明办法应为“34 V +/- 1 V”、“34 V +/- 1%”,或“34 V +2/-1 V”。进一步了解 RF 丈量术语,则可更了解其含义。若要能与他人精确交流丈量作业,则应先了解相关成果。

了解自己的受测设备

受测设备(Device under test,DUT) 或许大幅影响 RF 丈量作业。举例来说,温度就或许影响安稳性与可重复性,许多 RF 设备与仪器并不会自行补偿温度改变,因而有必要先安稳温度,才干将丈量作业的漂移过错降至最低。还有当即的环境影响(如是否有空调循环、是否加盖与嵌板、处于室内或室外、是否接近热源) 均应归入变量考虑,并应留意暖机次数、DUT 冷却条件,与外围环境,与保持安稳的温度。

在自动式设备中,剩余的功率或许构成设备发热;以高功率的放大器为例,DUT 自身可达安稳的温度,但后续的组件就不必定,联接放大器输出的切换器与衰减器就常有升温现象。这时就或许要找出由放大器所发生的不定信号,如谐波。

电源供给线或许发生环境噪声,并直接影响输出;而当放大器处于紧缩状况时,若丈量其线性参数 (增益与相位) 亦将无法得到相关成果。因为一切要素均将影响 RF 丈量作业的精确度,在丈量设备之前,先行了解 DUT、作业办法,与其对 RF 丈量参数的影响,才干取得有含义的成果。

找出不确定性的规模

若要比对 RF 测验设备的规范与 DUT 的丈量需求,亦略显缺乏;若 RF 丈量作业的频率较高,而仪器又较不符合所需规范时,愈加扩展不确定性的规模。接着各个丈量进程均或许发生过错,从而影响全体成果。当进行过错丈量时,应先找出丈量作业的或许过错,再找出或许影响的 DUT。

运用者应了解仪器的重要操作规范,还有各个丈量进程所牵连的设备 (包括 DUT 在内);而其它相关规范则应了解配对、功率、频率响应与噪声系数。亦应了解一切参数的容错规模,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,连接线的相位安稳性,还有转接器的刺进(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景象 ;
˙丈量作业的电磁波搅扰(EMI)强度。

并未正式归入考虑的还有冷却、谐波、混附信号(Spur),与其它非线性动作,均或许影响丈量作业。可查阅全体设定景象,再找出各个部分的差错起伏,以得到丈量不确定性的实践数据。另应找出过错来历,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丈量成果,并可高效率决议预算与资源。

留意一切组件与连接

产品的开发、规划、测验,直到上市的本钱,均为巨额的出资。公司的能否连续,或许就以 1 款产品的效能而定存亡。对高效能的 RF 测验设备来说,因为有必要能满意甚或超越现在市场所需的重要规范,因而其或许投入的资金更是难以估计。除了有必要具有竞赛优势之外,亦或许影响公司的后续营收。

可是贵重、高效能,且精确校准过的 DUT 与测验体系还不行,针对中心用以联接设备用的连接组件,亦有必要考虑其质量与可重复性。若能进步要害规范达 1/10 或 1/5 的 dB,就或许到达高竞赛优势。

对绝大部分的规范而言,最好是能到达 1:1.5 的电压驻波比(VSWR),但匹配(Match)的强度亦或许影响过错的为匹配的不确定性达 +/-0.35dB (约略值)。当构成过多的不确定性时,就不或许到达 0.2 dB 的要害规范。

其它遭到疏忽的项目 (如连接线、切换器、衰减器、插槽、转接器,与配件) 亦能影响全体的丈量成果。若要开端丈量作业,应先到达所需的精确度,接着挑选适宜的组件。依现在公认的规范,丈量体系的效能最好到达 DUT 受测参数的 10 倍之谱。

若已具有高质量的信号途径,则接着便是布署完好的丈量实作;运用者应的确清洁并寄存连接线、接头,与转接器,就算是第一流的连接线与转接器也会磨损,若零件老化就应筛选,这些都算测验作业的耗材,并应逐渐削减转接器的运用时机。

此外应定时运用扳手与线路量表进行调整,即可尽量防止热切换(Hot-switching);并请留意,应当令静电放电 (Electro-static discharge,ESD)。即便于测验体系与 DUT 之间运用最高质量的组件,若联接的零件过多,亦或许构成丈量过错。

为丈量作业选用正确的东西

依据所要丈量的参数与所需的精确度,其丈量 DUT 的 RF 设备亦有所不同。能出资设备当然最好,但若仅能发挥设备某部分的效能,就构成预算糟蹋。若仅需丈量 RF 功率,则 RF 功率计当然优于向量信号分析器 (VSA)。

纯量(Scalar)仪器仅能丈量强度 (振幅),而向量仪器则可丈量强度与相位。就算丈量作业不需相位值,则因为向量仪器的相位信息可找出体系中的无用反射并将之量化,因而亦可用以批改过错。

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;就该款仪器原始的丈量效能而言,尽管已可达 ± 1 dB 或较差的精确度并可用于一般丈量,但却无法满意肯定 RF 功率的丈量需求。相同的,若运用中的仪器可达 -140 dBm/Hz 的噪声水平,此款仪器就难以丈量 -155 dBm/Hz 噪声水平的 DUT。

所以请为丈量作业挑选正确的东西;若购买的设备效能超出所需的丈量精确度太多,就糟蹋了本钱与资源,并且或许排挤到其它部分的预算分配。在某些状况下,连接线与切换器乃至更有助于进步丈量质量。

开发丈量程序

一旦建构自己所需的最佳实作,即可将之装置至丈量程序中,更有利于整个团队的交流,接着就能让 RF 丈量成果到达更好的可重复性与一致性。举例来说,丈量程序的常见问题之一即为:“应多久校准 1 次”。

许多 RF 仪器对环境的改变极端灵敏,因而就有必要经常校准设备;高精确度的丈量需求亦常常影响了校准频率。不管哪种状况,均应了解 RF 设备的校准需求,并将之列入丈量程序中。

从规划、查验、测验,到制作的一切程序,均将影响 RF 的丈量效能。运用者亦需考虑制作进程所应测验并查验的作业参数。而或许影响精确度、可重复性,与不确定性的前/后 1 项程序 (如从头作业、焊接、拼装,与绝缘),均应归入考虑。

若要建构杰出的 RF 实作,亦应考虑相关程序。亦可连带简化学习与规范化的进程。而后续从建构程序直到产品运用寿命,“一致性”亦将影响 RF 参数与丈量成果。

进步 RF 丈量作业的质量

要进行 RF 丈量作业很简略,但要能精确丈量就有少许难度。若能建构完好实作并用于程序之中,将可进步 RF 丈量的质量。

还有许多办法可找出并建置最佳实作典范。应不断设法进步 RF 丈量质量,以的确了解丈量关键并用于实作之中。从进步 RF 丈量技巧到完好发挥 RF 设备的效能,此篇技术文章所提及的进程均归于根底概念罢了。

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