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电路板克隆让你的RF仪器发挥最大效能

    在理想状态下,应可轻松进行 RF 测量操作,但实际上却有着许多难题;目前既有的 RF 仪器已经可以满足主要的 RF 测量,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”。若能在 RF 测量操作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,都经常在 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 测量操作之前,必须先了解重要术语,还有其正确的对应文字。
    相对于模拟量表而言,当要在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,如果数字显示器呈现小数点后 3 位的数值,则使用者也无法了解仪器或测量操作的分辨率与精确性。
    即便可显示数千个 dB 的功率,或到小数单位的 Hertz 频率,也不代表该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的疑虑。接着列出常见的几个关键术语:
    ˙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。
    如果能预估错误信息来源,往往就能决定测量操作的不确定性。除了上面提到的术语之外,也可以到 National Institute Standards and Technology (NIST) 或其它标准机构,找到相关规格说明文档。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,也就是所谓的 X plus 或 minus Y。如果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”的误差规格也无任何意义;但“5%”的误差标准也没意义。
    “5%”可代表“±5%”,也可为“+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,就能更熟悉其意义。如果要与别人精确沟通测量操作,则应该先了解相关结果。
    了解自己的受测设备
    受测设备(Device under test,DUT) 可能大幅影响 RF 测量操作。举例来说,pcb抄板温度就可能影响稳定性与可重复性,许多 RF 设备与仪器并不会自行补偿温度变化,因此必须先稳定温度,才能将测量操作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。
    在主动式设备中,多余的功率可能造成设备发热;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信号,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) 也将无法得到相关结果。因为所有因素均将影响 RF 测量操作的精确度,在测量设备之前,先行了解 DUT、操作方式,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,还略显不足;如果 RF 测量操作的频率较高,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。电路板克隆当进行错误测量时,应先找出测量操作的可能错误,再找出可能影响的 DUT。
    使用者应该了解仪器的重要操作规格,还有各个测量步骤所牵连的设备 (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。也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 ;