4.3.3 交互調(diào)變
量測DUT 頻寬以外的交互調(diào)變失真或旁生發(fā)射噪音時,放大器的頻寬相當(dāng)重要。秘訣:要慎防動態(tài)范圍不佳或有很低的1 dB 壓縮點的放大器,因為若存在很強(qiáng)的基頻信號時,這種放大器會造成足以影響諧波量測結(jié)果的交互調(diào)變失真。
4.3.4 雜波(spur)
切換式電源供應(yīng)器可能會產(chǎn)生與切換頻率(通常為100-200kHz)有關(guān)的雜波。秘訣:避免使用含切換式電源供應(yīng)器的放大器或任何其它的元件。
4.4 衰減器
機(jī)電式(electromechanical)和電子式的設(shè)計在管理信號位準(zhǔn)上,可提供不同程度的彈性和精確度。機(jī)電式衰減器採用分離式切換器,一般的步進(jìn)解析度為1 或10 dB。電子式衰減器可提供幾乎連續(xù)的設(shè)定,解析度為0.1 或0.25 dB;然而,採用PIN 二極體型切換器的衰減器可能會產(chǎn)生足以發(fā)生“視頻洩漏”的尖峰波(spike),而影響量測的結(jié)果。秘訣:視需要串接機(jī)電式和電子式衰減器,以提供較佳的衰減控制。秘訣:需留意衰減器接頭上使用的電鍍材料,舉例來說,鎳在高功率位準(zhǔn)下會變成非線性,且會造成交互調(diào)變失真,因此要選擇較高品質(zhì)的接頭,如金制的。
4.5 轉(zhuǎn)頻器
當(dāng)DUT 與測試系統(tǒng)相隔較遠(yuǎn)時,可以使用降頻器將信號轉(zhuǎn)移到較低的頻率范圍,藉此減少纜線過長所造成的注入損耗。秘訣:在測試系統(tǒng)端,可以使用升頻器,將信號恢復(fù)到原本的頻率,不過,可能也需要加入濾波的功能,以便將轉(zhuǎn)換過程中產(chǎn)生的多余頻率成份濾除。
秘訣:執(zhí)行向量或調(diào)變量測時,若使用了多組信號、多條路徑或多次轉(zhuǎn)換,就必須使用某種形式的鎖相機(jī)制,以確保準(zhǔn)確的結(jié)果。做法是:將儀器和轉(zhuǎn)頻器連接到共通的頻率參考點,然后量測每一組信號相對于參考信號的相位。
5 秘訣五:檢查切換器的操作屬性
切換矩陣要採用哪一種技術(shù)時,除了電性效能外,再進(jìn)一步考量操作上的特性,如使用壽命、電源需求及失效/ 故障安全防護(hù)(fail-safe)功能等因素,將可協(xié)助您做出正確的選擇。
5.1 機(jī)電式vs. 電子式
機(jī)電式切換器包含眾多會移動的機(jī)構(gòu)零件和實體接點,因此容易有品質(zhì)惡化速度相對較快的問題,會降低其穩(wěn)定和縮短有限的壽命。相反地,電子式切換器沒有會移動的機(jī)構(gòu)零件,因此具有較長的使用壽命和更高的穩(wěn)定。實務(wù)上,應(yīng)該選擇哪一種比較好?部分因素會取決于系統(tǒng)實際需要的切換開關(guān)次數(shù):要考量每次測試的閉合次數(shù)、每天的測試次數(shù)、以及系統(tǒng)預(yù)期的使用壽命等因素。
另一個實際的考量是所繞接之信號的功率位準(zhǔn)。切換高功率的信號會損壞大部分的切換器、降低穩(wěn)定和縮短使用壽命。秘訣:若要防止機(jī)電式或電子式切換器的壽命提早結(jié)束,可以設(shè)定系統(tǒng)的儀器在打開或關(guān)閉矩陣中的任何切換器之前,先降低信號的位準(zhǔn)。
5.2 自鎖式(latching)vs. 非自鎖式(non-latching)
機(jī)電式切換器內(nèi)部會使用自鎖式或非自鎖式繼電器。大部分的自鎖式繼電器會需要一個100-200 msec 的直流電源脈沖來打開或關(guān)閉繼電器。為了將電源需求減到最低,有些開發(fā)人員會設(shè)定系統(tǒng)依序或以一次一小批的方式,打開這些切換器(雖然這樣做會延長總切換時間)。而非自鎖式切換器需要固定的電源,通常為200 mA 時24V,才能保持接觸連通的狀態(tài)。在一個大型的切換矩陣中,非自鎖式切換器可能會在系統(tǒng)機(jī)架內(nèi)產(chǎn)生足以影響量測效能的熱度。秘訣:如果選擇使用非自鎖式切換器,需檢查實際的溫度上升情形,并且要有心理準(zhǔn)備:系統(tǒng)機(jī)架中可能要另外加入冷卻裝置。
秘訣:瞭解這兩種切換器在電源中斷或緊急斷電后的作為是非常重要的。若要達(dá)到最高的安全性,可選擇當(dāng)電源恢復(fù)時,會回復(fù)到已知狀態(tài)或設(shè)定的切換矩陣。非自鎖式切換器通常是失效/ 故障安全防護(hù)的優(yōu)先選擇,因為當(dāng)電源中斷時,它們會打開,而且直到測試程式供電之前都不會閉合。不過,自鎖式切換器如果包含在電源中斷時,會將自己鎖入安全模式的硬體和韌體的話,也可以具有失效或故障時的安全防護(hù)能力。
5.3 進(jìn)階的功能:內(nèi)建信號整波器
在系統(tǒng)中使用切換矩陣的好處之一是,可以由制造商將信號整波功能內(nèi)建到矩陣中。舉例來說,安捷倫的客制化切換矩陣可以配置多種的元件:放大器和衰減器;濾波器和隔離器;以及轉(zhuǎn)相和轉(zhuǎn)頻元件,如混波器、倍頻器(doubler)和分頻器(divider)。這些元件都是使用半硬式同軸纜線做固定的連接,而且不需要再另外接線,可提供一套小巧、方便的單機(jī)式解決方案。
6 秘訣六:加快量測設(shè)定與執(zhí)行的速度
是以“每單位時間內(nèi)所測試的DUT 數(shù)量”、“每單位時間內(nèi)所執(zhí)行的測試次數(shù)”、或其它以時間為基礎(chǔ)的衡量指標(biāo)來評估系統(tǒng)的效能,量測速度皆取決于兩項基本的因素:設(shè)定系統(tǒng)所需的時間,以及執(zhí)行量測所需的時間。所有系統(tǒng)的三大組成要素-硬件、I/O 和軟件,對這兩項作業(yè)都可能是助力或阻力。
6.1 微調(diào)個別的儀器
系統(tǒng)中使用的所有可設(shè)定裝置都可能成為限制量測速度的瓶。最新一代的RF/ 微波儀器-信號產(chǎn)生器、功率錶、頻譜分析儀和網(wǎng)路分析儀-具有彈性的功能和能力,可以減少瓶頸的產(chǎn)生和提高系統(tǒng)的效能。
6.2 信號產(chǎn)生器
許多信號產(chǎn)生器都內(nèi)建調(diào)變和任意波形產(chǎn)生能力,有助于減少系統(tǒng)中需要使用的儀器數(shù)目、簡化系統(tǒng)的接線、以及降低軟件的復(fù)雜度。秘訣:儀器的設(shè)定可能會有點復(fù)雜和耗時,但可藉由預(yù)先產(chǎn)生一些設(shè)定狀態(tài),將之儲存在記憶體中,然后設(shè)定系統(tǒng)視需要叫出儲存的狀態(tài),而大幅縮短測試時間。如果系統(tǒng)需要在測試執(zhí)行中載入任意波形資料,也只要下載最少的點數(shù),并使用二進(jìn)位格式,而非ASCII格式。
6.3 功率錶
能夠節(jié)省最多時間的因素或許來自于某些機(jī)種提供了內(nèi)建的校準(zhǔn)能力,可以將校準(zhǔn)的間隔時間從數(shù)小時延長為數(shù)個月。秘訣:盡量使用可提供寬廣的視頻頻寬和快速的資料取樣速度的數(shù)字功率錶,有些這類的機(jī)種每秒可以產(chǎn)生1000 或更多個修正過的讀值,并透過平均計算提高量測的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性。
6.4 頻譜分析儀
就任何的頻譜分析儀而言,三項主要的調(diào)整包括:頻距、每次量測的點數(shù)、以及解析頻寬(RBW)。秘訣:使用必要的最少點數(shù)以及可能的最寬RBW 是縮短量測時間最簡單的方法,盡可能採用會自動加快速度的新一代頻譜分析儀,例如進(jìn)行窄頻距量測時,會切到快速傅立業(yè)轉(zhuǎn)換(FFT)模式。秘訣:若要達(dá)到最大的效果,應(yīng)選擇性地使用自動輸入范圍調(diào)整功能。量測振幅改變速度很快的信號時,自動范圍調(diào)整功能可能會頻繁地改變輸入衰減器的設(shè)定,而減慢量測的速度。然而,如果信號位準(zhǔn)很低且相當(dāng)固定,則使用自動范圍調(diào)整功能可以改善信噪比(SNR),同時縮短量測時間,因為它可以使用較寬的頻距和RBW 設(shè)定。
6.5 網(wǎng)路分析儀
VNA 的校準(zhǔn)有時非常耗時,特別是需要以手動的方式與標(biāo)準(zhǔn)品逐一連接的時候。秘訣:安捷倫的電子校準(zhǔn)或ECal 模組可將這個過程自動化,只需透過單一連接,即可針對一到四個埠,提供更快速、更穩(wěn)定一致的校準(zhǔn)結(jié)果。這種方法也可以減少測試埠接頭和校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)品的磨損。秘訣:在分析儀內(nèi)部套用修正資料通常會比在外部的系統(tǒng)控制器中進(jìn)行來得快速。大部分的VNA 都可以讓您儲存特定測試的校準(zhǔn)曲線,并且在需要時重新叫出使用。有一點要提醒的是:這種方法用在一連串較窄的頻距時,會比用在一個超寬的量測頻距來得有效。
7 測試系統(tǒng)開發(fā)的未來發(fā)展
套測試系統(tǒng)都會面臨一些獨特的挑戰(zhàn),但無論是什么情況,能夠在效能、速度和穩(wěn)定一致性之間做最佳的直接和間接取捨,將可協(xié)助達(dá)到量測正確性的要求。在選擇儀器設(shè)備、I/O 連接介面和軟體等測試系統(tǒng)的組成要件時,同樣也需要在這些重要的取捨因素間求取最佳的平衡。
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