射频和微波的测量内容多种多样。虽然被测对象从器件角度来分类可以简单的分为有源和无源两大类，整机测试也可分为发射机与接收机两类，但是由于测量环境和测量条件的不同，测试要求的不同，测试者对测试方法的理解不同，得到的结果也不尽相同，这就给射频微波测量带来了挑战。通过对射频和微波测量的深入研究，不但可以掌握测量结果的准确性，而且可以从中找到挑战和乐趣。
要完成一次准确的微波射频测量，需要从各个角度来考虑问题。从被测器件、测试仪器、测试系统和附件以及测试方法和原理等各个方面考虑，综合分析评估射频和微波测量的准确性。
在现代通讯系统高速发展的环境下，需要射频微波测量的环节和要求也愈发复杂。
设计、生产、维修、质量管理等各个流程都需要对部件进行射频微波指标进行测量，高效精确的射频和微波部件测量就显得尤为重要。
基本测试流程
预测量：实际测量时常会忽略的第一步，导致在无意义的测试上浪费了很多时间。预测试是对被测部件进行粗略的测量，以观察它的部分属性。通过预测试，可以发
现被测部件是否成功插入，开机和正常操作。很多时候测量后才发现增益、匹配、功率等与期望不符，然后花费很多时间去找原因。提早发现一些问题可以给测量节
省很多时间。
测试优化：知道被测件的大致属性以后，就可以对测量参数进行优化。优化的目的为了得到更好的测量效果，比如在测量接收机前插入一个衰减器，或者给源输出增加一个放大器。
校准：校准是测量系统本身的特性并将其从总的测量结果中移除的过程，是一个获得系统误差并修正的过程，也是一个改善测量结果的重要步骤。根据被测部件对系统误差的不同响应，需要用到不同的校准方式和校准件。
测量：在测量时，需要考虑激励源的多个方面，还需要考虑测量顺序和一些其他测量条件的影响。测量条件指的不仅仅是具体的测量设置条件。还包括一些预置条件，比如为了获得被测部件的非线性响应需要考虑被测部件之前的功率状态。
分析：得到测量的数据后，为了得到更为准确的测量结果，需要给测量结果加上误差修正因子。为了得到更为实用的数据，还可以对测量结果进行一些数学运算，或者对不同测量条件下的测量结果进行比对来更深入了解被测部件的特性。
保存数据：是将测量结果进行有效保存。有时只是简单地对结果进行截屏，但通常都需要把结果数据保存下来，以便以后进行模拟和分析。
射频和微波部件的特性
射频和微波部件与其他电子部件的不同主要体现在以下几点：首先，射频微波部件的大小是不能忽略的，事实上在某些频率上很多部件的大小已经与波长相当，这样
会导致输入部件的信号相位在经过部件后发生改变，这意味着需要把射频微波部件当成分布式元器件来看待。其次，参考接地点对于射频微波部件来说也不是一个
点，而是分散的。然而很多情况下这个地并没有很好的明确定义。有时候，部件的不同地之间离的非常远，以至于在这两个地之间有可能产生信号流。即使部件只是
串联形式（没有地），也需要意识到地是一直存在的，所以部件对于地来说始终存在一个阻抗。实际上，部件的地就是部件的底座或者外壳，或者在印制电路板上的
电源或其他接地面。
只有在射频和微波部件领域才会用到波传输的概念。在波导部件中，即没有信号也没有地，电磁波通过部件导入和导出，并没有具体的地。对于这些部件来说（及时
它是一个传输线，如一个波导），其大小也占波长相当比例。在波导测量中一些常规的概念，例如阻抗，容易引起歧义，需要特别注意。
射频同轴电缆和连接器测量
射频和微波传输电缆有很多形式，应用与各个领域，是射频微波系统中连接各个部件的基本单元。同轴电缆的主要参数是阻抗和损耗，通常用其等效分布参数来表示。
特性阻抗是射频微波同轴电缆最常被提到的指标之一。最大功率传输、最小信号反射都取决于电缆的特性阻抗和系统中其他部件的匹配。如果阻抗完全匹配，则电缆
的损耗只有传输线的衰减，而不存在反射损耗。电缆的特性阻抗与其内外导体的尺寸之比有关，同时也和填充介质的介电常数有关。
反射的大小可以用电压驻波比（VSWR）来表达，其定义是入射和反射电压之比。公式如下:
同轴电缆的衰减是表示其有效传输射频信号的能力，它由导体损耗、介质损耗和辐射损耗三部分组成。导体损耗是由导体的趋肤效应所引起的，随频率的增加呈平方根关系。介质损耗是由介质材料对传导电流的电阻所引起的，随频率的增加呈线性关系。辐射损耗是由泄漏引起的。
使用矢量网络分析仪测得射频同轴电缆的衰减与电压驻波比（VSWR）
射频同轴连接器测试类似同轴电缆。
滤波器和双工器的测量
滤波器是一种选频部件，它可以让某些频率通过而抑制其他频率。其种类有很多，包括低通，高通，带通，带阻滤波器，等等。多端口的滤波器可以组成双工器和多路复用器，用来将一个端口不同频率的信号分离或合并到不同频率的端口。
对很多滤波器来说，比较理想的情况是在通带平坦与截止锐减之间达到一种折中。因此，在对滤波器部件进行测试评估时，测量它的传输响应是非常重要的。对于大部分通信系统中的滤波器来说，理想的传输响应在通带内应该是等量平坦的，能达到切比雪夫型响应的效果（等量波纹）。
天线测量
天线部件作为无线通信系统的空中接口，其对整体系统性能的影响体现在最前端（接收机）和最后端（发射机）。天线可以做的很小很简单，例如手机上的拉杆天线，也可以相当复杂，例如相控阵雷达系统中用的天线。天线有两个关键指标：反射和增益。
天线反射本质上是测量信号从发射机到空中的传输效率。理想情况下，天线阻抗应该与发射机的输出阻抗相匹配。一般情况下，天线与一个参考阻抗相匹配，而发射
端也匹配到同一参考阻抗，这就意味着它们之间可能会达成匹配。但在更多情况下，如果天线相位与发射机的相位不互为共轭，它们就是完全不匹配的。失配指标越
严格，当调相导致失配时可观察到发射机功率变化越小。
另外，天线通常只是在比较窄的频率范围内才匹配，天线设计的一个主要方面就是扩展其阻抗匹配的带宽。天线的增益、或增益图，表示的是天线相对于一个理论的
全向天线辐射到指定方向（或称为波束）的效率，通常称为各向同性的辐射体。其指标为相对全向天线的分贝数，单位为dB。
测量天线图也就是测量天线的辐射图，通常在极坐标上用等值线表示，其中极角指的是相对于主波束或“瞄准线”的天线角度。天线图的测量可以是简单的转盘上天线增益测量，也可以是复杂到多元相控阵列的近场探测。
放大器测量
微波射频放大器常用于无线电接收机前端，其作用是提高接收机灵敏度。在某些需要测量微弱信号的场合，如电磁环境测量、发射系统的杂散测量等，当被测信号的幅度低于频谱分析仪的底噪时，也需要使用放大器。
放大器的主要测试指标为增益、带内平坦度、噪声系数、反向隔离、输入和输出驻波比、互调和谐波、动态范围。
网友评论