尽管大部分的RF 和微波测验体系所要量测的目标只需戋戋几种广泛的类别－ 放大器、发射器、接收器等，但每一套个其他体系却会面对一些不同的环境条件、要求和应战。尽管每一种情况或许都不相同，不过当您在界说任何的RF和微波测验体系时，却有三项共通的要素会相互影响：效能、速度与安稳（repeatability）。在每一位体系开发者面对的情况各有不同的情况下，能否在这三项要素间做最佳的取捨将联系着量测成果是否能到达要求的正确性（integrity）水准。
在DUT 到量测仪器之间的途径上（图1），有许多个点都会呈现这些要素的取捨机遇，本文主张了一个考量这些取捨要素的架构，并且供给六大诀窍，教您怎么战胜RF 信号途径上常会碰到的问题。
图1：在一切的测验体系架构下，都有许多的时机可以在效能、速度与安稳之间求取最佳的平衡，以控管量测的正确性。
诀窍一：排定效能、速度与安稳的优先次序
为了让悉数六大诀窍有论说的根据，有必要先釐清咱们对效能、速度及安稳的界说。在大部分的情况下，只需其间一个或两个要素会成为首要的考量条件，主导您的测验需求与设备的挑选。不管怎么，细心地审视效能、速度与安稳之间的相互影响与取捨联系（如表1 到表3 的摘要所列），将可帮忙您掌控特有的需求情况。
根本的界说
在RF 和微波测验设备中，安捷伦科技对“效能”的界说首要指的是仪器的精确度、量测规模和频宽。仪器的精确度包含明订的振幅和频率量测肯定精确度；量测规模指的是动态规模、失真、噪音位准和相位噪音，这些特点会影响信号位准量测的精确度；而频宽则是指可以处理和剖析的频率宽度或材料速率。速度测验体系的速度或Throughput 会取决于所运用的硬件、输入/ 输出（I/O）介面和软件，咱们的重点将放在硬件和四项会影响速度的要素上：量测设守时刻、量测履行时刻、材料处理时刻、以及材料传输时刻。在RF 和微波的频率，设守时刻中十分重要的一环便是DUT 或测验体系在每次改动（例如切换器的开或闭、功率位准改动）之后， 所需的安稳时刻（settling time）。
安稳共同性对任何测验体系来说，每一次的测验以及每天的测验都能发生共同的成果是十分重要的。但是，安稳佳并不代表精确度也高，由于精确度会取决于单个仪器的效能，而安稳指的是不管明订的精确度为何，所量测到的成果都是共同的。就每一部仪器而言，安稳或许会因某些量测或办法而异，因而查看产品的规范或问询制作商是很重要的。在某些程度内，透过更屡次的均匀，或批改演算法以精确地迫临契合规范量测办法所得到的成果，将可以进步安稳。将量测设定（如中心频率、频距和衰减位准）的改动次数减到最少，可以到达最佳的安稳共同性。
三者的联系概述
DUT 的测验要求和商业上的考量可以帮忙您评价效能、速度与安稳之间的相对重要性，一旦您确立了首要的考量条件及其要求的凹凸程度后，就比较简略理出互相的联系及其对体系的影响。表1、表2 和表3 别离就两种情况：首要考量条件的要求为高或低，摘要整理了相互间的影响联系。
安稳与效能
在表1 和表3 中，安稳与效能之间有一个重要的第二层联系，这是由量测不确认度所串起的一种直接联系。面对不确认度时，有些体系开发人员会规划一个“差错量”（error budget），其巨细取决于测验要求与体系不确认度之间的间隔。影响不确认度的两大首要要素是肯定精确度（仪器的效能）和量测共同性（安稳）。假如体系中的仪器具有很高的肯定精确度，那么差错量中就有较大的空间可以忍受较低的安稳。假如仪器可以供给共同的成果，那么差错量中也会有较大的空间可以忍受较低的肯定精确度。
多项要求皆“高”
若要满意“高速与高安稳”或“高效能与高速”这类多重的要求，或许就需求运用杂乱精细的仪器，其价格相较于才干较差的设备自然会略微高一些。不过，许多高性能的仪器中或许会内建硬件加速器，可以加速一些耗时的作业，如均匀核算和校准。有些机种也或许包含多种演算法，可以核算比如相邻频道功率（ACP）等参数。假如悉数三项要求皆“高”，就有必要细心查看体系的每一个部份－测验设备、切换子体系、缆线、接头号。最佳的解决方案很或许价格也不低，但可以供给一些额定的功用和长处。
诀窍二：审视DUT 的实质和特性
主动化测验体系可以履行三项根本的使命：供给信号源、进行量测、以及进行切换，至于该运用哪一种信号发生器、功率錶、频谱剖析仪、网路剖析仪、切换矩阵（switch matrix）和缆线，则取决于DUT 的电性和组织特点。在RF 和微波的频率，有一些根本的特性需求特别留心。
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电性参数
DUT 的根本性质是首要的考量：它是被迫和线性的，或是主动和非线性的？被迫的线性元件较简略处理，由于它们在整个作业频宽规模内一切答应的输入功率位准下，增益和相位偏移量一般都是固定的。相反地，主动元件就需求分外慎重，由于它们一般具有非线性的作业区域，对输入功率适当灵敏，或许会在不同的位准发生不同的成果。如此一来，或许就需求在测验体系中参加放大器或衰减器，以精确地操控功率位准，并且或许还要参加耦合器，将输入到DUT 的功率位准分一些出来并承认是否正确。这些额定参加的东西千万不能轻忽：在高频下，每一个体系组成要件都具有复数的阻抗值（随同有S参数），并且每多一项衔接就有或许与DUT 发生不必要的相互影响。
避免不匹配：任何衔接线的阻抗不匹配
都或许形成注入损耗（insertion loss），而损耗掉信号源或量测信号的一些功率。众所周知，在高频下功率是很贵重的，并且假如有必要在很广的频率规模供给所需功率的话，还会变得愈加贵重。诀窍：运用精确度高的缆线和配件，且要运用向量式网路剖析仪（VNA）充重量测缆线和配件的实践阻抗，特别是假如DUT 是主动元件的话。
将VSWR 降到最低
切换矩阵加上其接头、内部和外部缆线、乃至是任何RF 缆线的曲折半径等组合，或许因DUT 的电压驻波而发生差错。诀窍：若要将这项差错减到最小，可以运用电压驻波比（VSWR）规范为1：2：1 或更佳的切换矩阵。
添加阻隔度
假如您的测验需求一起量测高位准和低位准的信号，则切换矩阵的阻隔度规范将会影响量测的正确性。诀窍：假如通过DUT 的途径有许多条，可以运用信号发生器和频谱剖析仪，尽或许地量测出阻隔度的特性。假如无法做到这一点，则体系在装备和设守时，应该将高位准和低位准的信号绕接到不相邻的途径上，或绕经不同的切换器。
组织特点
别的一组需求考量的细节是信号和电源（交流电或直流电）接头的数量和类型，这会影响所需的切换矩阵巨细，以及体系接线的杂乱度等要素。诀窍：运用埠数满足的切换矩阵，一次就可以接好体系到DUT 的一切衔接，这样一来，就可以将等候信号安稳所需的推迟时刻缩到最短，并且将功率位准忽然改动而损坏切换矩阵或DUT 的机率降到最低。
诀窍三：瞭解、量测及批改RF 信号途径的特性
没有通过额定的批改，产品的规范最多只能延伸到坐落仪器输入和输出接头上的“校准”（calibration plane）罢了。若要得到精确又安稳共同的量测成果，以及批改过的DUT 成果，咱们主张将校准面往外推，尽或许地接近DUT。不管途径是被迫或主动的，DUT 是位在本端或远端，都有几种办法可以做到。
被迫途径的处理办法
元件在整个频宽规模内一切答应的输入功率位准下，都有固定的增益和相位偏移量。但是，沿着被迫途径所接出去的每一条接线上或许会有阻抗不匹配的景象，因而形成注入损耗和相位偏移（或推迟）。在高频下，连简略的被迫元素也会变成杂乱的传输线元素，无法直接将途径上的损耗和相位偏移用简略的代数法相加得出。诀窍：运用VNA 来量测整个相连的途径或剖析每一项元素的S 参数特性，并运用向量学来模仿整个途径的总损耗和相位偏移量。这些数值可以贮存在体系的PC 中，并且视需求予以套用，以批改量测成果，或许供网路剖析仪运用，例如用来即时地调整滤波器和其他改动的DUT。
批改主动的途径
主动元件的效能会跟着输入功率的改动而不同，若要进步量测的精确度，其做法会取决于元件是在其线性或非线性的呼应区内作业。假如一个主动元件（如放大器）在校准和量测作业期间，是在远低于其1 dB 紧缩点的线性区内作业，则可以在该区内的任何功率位准下进行精确的批改。
诀窍：假如主动元件是在其非线性的呼应区内作业，则校按时也有必要运用量测用的功率位准，以保证可以做精确的批改。假如需求在非线性办法下，于多个功率位准进行量测，那么也有必要在每一个位准下别离进行校准，并贮存起来供日后运用。
诀窍：在DUT 的频率规模内，查看主动元件的频率呼应。相同地，您应该在特定的功率位准下量测整个途径，或是剖析每一个介面的S 参数特性，并运用向量学，发生一个可以在过后套用或即时套用的模型。
诀窍：为了简化量测和批改RF 信号途径特性的作业，有些体系开发人员会尽或许少用主动元件，这样做可以削减校准的时刻，以及在非线性办法作业时，因功率位准改动而形成差错的时机。
DUT 的间隔－近或远
不管DUT 是固定在测验体系的夹具上，或是位在几码外的测验室中，要进行精确的批改有时适当困难。固定在夹具上的量测极具应战性，由于途径一般会包含从同轴缆线转化到微带线式（microstripbased）的短路、开路和负载上。诀窍：假如无法运用高质量的微带线组件的话，就需求运用网路剖析仪来量测夹具、模仿阻抗、以及将那些效应从量测成果中消除。当DUT 位在远端时，首要的问题出在缆线间隔长所形成的途径衰减，以及因温度改动和缆线曲折所形成的途径差异。诀窍：若或许的话，应量测仪器和DUT之间的整个途径，或是量测途径上每一个相关的元素，并运用向量学将其复数呼应值合起来，以剖析出途径衰减的程度。 诀窍四：别轻忽了一切与仪器相连的东西
设备制作商在拟订每一部仪器的效能规范时，最多只会供给到面板上供给信号和量测信号用之接头的规范罢了。从接头开端，一切呈现在仪器和DUT 之间的东西都或许会影响仪器的效能和量测的安稳共同性。在RF 和微波的频率及功率位准下，一般有三大元凶巨恶：缆线、切换器和信号整波器（signal conditioner）。
挑选正确的缆线类型
拟订测验体系的规范时，需决议要运用哪一种缆线来衔接各个设备，并且您或许还可以指定切换矩阵中所要运用的类型。一般的原则是，安稳的缆线具有较低的注入损耗和较佳的VSWR，因而量测的安稳共同性较高。在高频下，最常运用的三种缆线类型为： 半硬式（ s e m i -rigid）、软性（conformable）和弹性（flexible）的缆线。
半硬式缆线
望文生义，这种缆线不会轻易地改动形状，可保证极佳的效能和安稳。高质量的半硬式缆线在出产制作的进程中，可透过施以契合MIL 规范的温度循环影响（temperature cycling）法，到达更高的安稳度。在成形进程后运用温度循环影响法，可以消除内部的压力，避免已成形的缆线日后变形。这些缆线中运用之介电质的质量也会影响其量测的效能。Solid Teflon是最常用的，但会形成注入损耗。Expanded Teflon是现在最佳的代替品，可供给较低的注入损耗和较宽的频率规模。这种对细节的重视全都会反映在这些缆线的本钱上，相较于软性或弹性的缆线，其价格高出许多。
软性缆线
这种缆线的安稳度比半硬式缆线差，由于它们很简略塑形和从头塑形，这样的弹性会影响量测的安稳和长时刻的牢靠度。
弹性缆线
有时又称为“ 测验仪器等级的缆线”，一般可以供给杰出的相位安稳度和低注入损耗，但相对地价格也不低。这种缆线的保护需求较高，运用时需求额定地当心，否则严峻的变形或许会改动其电性特性，形成量测成果不精确。
避免切换相关的问题
切换对全体体系功用的运作适当重要，可以将仪器和DUT 之间的信号与电源供给衔接作业主动化。由于大部分作为信号源以及需求量测的信号都会通过切换矩阵，因而其规范若有任何缺失，或许会影响量测的效能、速度和安稳。在高频下，有三项规范特别重要：阻隔度、VSWR 和注入损耗。
“ 扩展阻隔
存在一个或多个高功率的信号时，信号途径间的洩漏或许会让低功率信号的量测变得极为困难。（当高功率和低功率的信号一起绕经一个切换矩阵时，最或许发生这种情况。） 诀窍：挑选阻隔度规范为90 dB 或更佳的切换器，这样一来就可以削减洩漏，或许也比较不需求将信号绕经不同的切换组件了。
” 下降VSWR
高VSWR 或许形成相位差错，因而影响向量和调变量测 的精确度。切换矩阵的VSWR 与矩阵中运用之同轴切换器的VSWR 直接相关，而单个切换器的VSWR 会取决于它的组织尺度和容许度。诀窍：可以运用与所需的频宽相较算是短的缆线，进一步将VSWR 降到最低。假如由于高频宽的需求或组织上的要求而无法运用短的缆线，那么最好的代替办法便是透过损耗垫或损耗性缆线，将注入损耗参加传输线中，如此一来，就可以在想要的频率规模，减小VSWR 引起之涟波的振幅，不过，价值是全体的注入损耗较高。
“ 操控注入损耗
在较高的频率，注入损耗简略变成一个问题，其规范一般是以表格或方程式的办法，相对于频率来拟订的。诀窍：跟着切换器逐步老化，其注入损耗或许会改动，因而要留心“注入损耗的安稳”或“注入损耗的安稳度”这类的规范，这种规范的有用性可以继续到产品估计的运用寿数到期时。瞭解这种最糟情况下的损耗值可以帮忙控管差错量。
评价信号整波器
如诀窍三所述，DUT、其测验要求及其地点的方位会决议是否要将被迫或主动式信号整波器参加信号途径中。整波器可以是独立运作的设备或是内建在切换矩阵中，放大器、衰减器和转频器是最常用的信号整波元件。
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放大器
假如需求进行精确的振幅量测，或是假如信号是透过很长的缆线来传送，那么或许就需求供给额定的信号增益。有几项重要的规范可以帮忙确认所要运用的放大器是否适宜。
” VSWR
放大器最恶名昭彰的问题是VSWR 欠安。诀窍：将衰减器或阻隔器（尽管这两者的频宽较有限）衔接到放大器的输出，可以减轻VSWR 的问题。
“ 交互调变
量测DUT 频宽以外的交互调变失真或旁生发射噪音时，放大器的频宽适当重要。诀窍：要慎防动态规模欠安或有很低的1 dB 紧缩点的放大器，由于若存在很强的基频信号时，这种放大器会形成足以影响谐波量测成果的交互调变失真。
” 杂波（spur）
切换式电源供给器或许会发生与切换频率（一般为100-200kHz）有关的杂波。诀窍：避免运用含切换式电源供给器的放大器或任何其它的元件。
衰减器
机电式（electromechanical）和电子式的规划在办理信号位准上，可供给不同程度的弹性和精确度。机电式衰减器採用分离式切换器，一般的步进解析度为1 或10 dB。电子式衰减器可供给简直接连的设定，解析度为0.1 或0.25 dB；但是，採用PIN 二极体型切换器的衰减器或许会发生足以发生“视频洩漏”的尖峰波（spike），而影响量测的成果。诀窍：视需求串接机电式和电子式衰减器，以供给较佳的衰减操控。诀窍：需留心衰减器接头上运用的电镀材料，举例来说，镍在高功率位准下会变成非线性，且会形成交互调变失真，因而要挑选较高质量的接头，如金制的。
转频器
当DUT 与测验体系相隔较远时，可以运用降频器将信号转移到较低的频率规模，藉此削减缆线过长所形成的注入损耗。诀窍：在测验体系端，可以运用升频器，将信号恢復到本来的频率，不过，或许也需求参加滤波的功用，以便将转化进程中发生的剩余频率成份滤除。
诀窍：履行向量或调变量测时，若运用了多组信号、多条途径或屡次转化，就有必要运用某种办法的锁相机制，以保证精确的成果。做法是：将仪器和转频器衔接到共通的频率参阅点，然后量测每一组信号相对于参阅信号的相位。
诀窍五：查看切换器的操作特点
切换矩阵要採用哪一种技能时，除了电性效能外，再进一步考量操作上的特性，如运用寿数、电源需求及失效/ 毛病安全防护（fail-safe）功用等要素，将可帮忙您做出正确的挑选。
机电式vs. 电子式
机电式切换器包含众多会移动的组织零件和实体接点，因而简略有质量恶化速度相对较快的问题，会下降其安稳和缩短有限的寿数。相反地，电子式切换器没有会移动的组织零件，因而具有较长的运用寿数和更高的安稳。实务上，应该挑选哪一种比较好？部分要素会取决于体系实践需求的切换开关次数：要考量每次测验的闭合次数、每天的测验次数、以及体系预期的运用寿数等要素。
另一个实践的考量是所绕接之信号的功率位准。切换高功率的信号会损坏大部分的切换器、下降安稳和缩短运用寿数。诀窍：若要避免机电式或电子式切换器的寿数提前完毕，可以设定体系的仪器在翻开或封闭矩阵中的任何切换器之前，先下降信号的位准。
自锁式（latching）vs. 非自锁式（non-latching）
机电式切换器内部会运用自锁式或非自锁式继电器。大部分的自锁式继电器会需求一个100-200 msec 的直流电源脉冲来翻开或封闭继电器。为了将电源需求减到最低，有些开发人员会设定体系依序或以一次一小批的办法，翻开这些切换器（尽管这样做会延伸总切换时刻）。而非自锁式切换器需求固定的电源，一般为200 mA 时24V，才干坚持触摸连通的状况。在一个大型的切换矩阵中，非自锁式切换器或许会在体系机架内发生足以影响量测效能的热度。诀窍：假如挑选运用非自锁式切换器，需查看实践的温度上升景象，并且要有心理准备：体系机架中或许要别的参加冷却设备。
诀窍：瞭解这两种切换器在电源中止或紧急断电后的作为是十分重要的。若要到达最高的安全性，可挑选当电源恢復时，会回復到已知状况或设定的切换矩阵。非自锁式切换器一般是失效/ 毛病安全防护的优先挑选，由于当电源中止时，它们会翻开，并且直到测验程式供电之前都不会闭合。不过，自锁式切换器假如包含在电源中止时，会将自己锁入安全办法的硬体和韧体的话，也可以具有失效或毛病时的安全防护才干。
进阶的功用：内建信号整波器
在体系中运用切换矩阵的优点之一是，可以由制作商将信号整波功用内建到矩阵中。举例来说，安捷伦的客制化切换矩阵可以装备多种的元件：放大器和衰减器；滤波器和阻隔器；以及转相和转频元件，如混波器、倍频器（doubler）和分频器（divider）。这些元件都是运用半硬式同轴缆线做固定的衔接，并且不需求再别的接线，可供给一套细巧、便利的单机式解决方案。
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诀窍六：加速量测设定与履行的速度
是以“每单位时刻内所测验的DUT 数量”、“每单位时刻内所履行的测验次数”、或其它以时刻为根底的衡量目标来评价体系的效能，量测速度皆取决于两项根本的要素：设定体系所需的时刻，以及履行量测所需的时刻。一切体系的三大组成要素－ 硬件、I/O 和软件，对这两项作业都或许是助力或阻力。
微调个其他仪器
体系中运用的一切可设定设备都或许成为约束量测速度的瓶。最新一代的RF/ 微波仪器－信号发生器、功率錶、频谱剖析仪和网路剖析仪－具有弹性的功用和才干，可以削减瓶颈的发生和进步体系的效能。
信号发生器
许多信号发生器都内建调变和恣意波形发生才干，有助于削减体系中需求运用的仪器数目、简化体系的接线、以及下降软件的杂乱度。诀窍：仪器的设定或许会有点杂乱和耗时，但可藉由预先发生一些设定状况，将之贮存在记忆体中，然后设定体系视需求叫出贮存的状况，而大幅缩短测验时刻。假如体系需求在测验履行中载入恣意波形材料，也只需下载最少的点数，并运用二进位格局，而非ASCII
格局。
功率錶
可以节约最多时刻的要素或许来自于某些机种供给了内建的校准才干，可以将校准的间隔时刻从数小时延伸为数个月。诀窍：尽量运用可供给广大的视频频宽和快速的材料取样速度的数字功率錶，有些这类的机种每秒可以发生1000 或更多个批改过的读值，并透过均匀核算进步量测的精确度和安稳性。
频谱剖析仪
就任何的频谱剖析仪而言，三项首要的调整包含：频距、每次量测的点数、以及解析频宽（RBW）。诀窍：运用必要的最少点数以及或许的最宽RBW 是缩短量测时刻最简略的办法，尽或许採用会主动加速速度的新一代频谱剖析仪，例如进行窄频距量测时，会切到快速傅立业转化（FFT）办法。诀窍：若要到达最大的作用，应挑选性地运用主动输入规模调整功用。量测振幅改动速度很快的信号时，主动规模调整功用或许会频频地改动输入衰减器的设定，而减慢量测的速度。但是，假如信号位准很低且适当固定，则运用主动规模调整功用可以改进信噪比（SNR），一起缩短量测时刻，由于它可以运用较宽的频距和RBW 设定。
网路剖析仪
VNA 的校准有时十分耗时，特别是需求以手动的办法与规范品逐个衔接的时分。诀窍：安捷伦的电子校准或ECal 模组可将这个进程主动化，只需透过单一衔接，即可针对一到四个埠，供给更快速、更安稳共同的校准成果。这种办法也可以削减测验埠接头和校准规范品的磨损。诀窍：在剖析仪内部套用批改材料一般会比在外部的体系操控器中进行来得快速。大部分的VNA 都可以让您贮存特定测验的校准曲线，并且在需求时从头叫出运用。有一点要提示的是：这种办法用在一连串较窄的频距时，会比用在一个超宽的量测频距来得有用。
测验体系开发的未来开展
套测验体系都会面对一些共同的应战，但不管是什么情况，可以在效能、速度和安稳共同性之间做最佳的直接和直接取捨，将可帮忙到达量测正确性的要求。在挑选仪器设备、I/O 衔接介面和软体等测验体系的组成要件时，相同也需求在这些重要的取捨要素间求取最佳的平衡。
