面向非射頻測(cè)試工程師的射頻測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)
如果某個(gè)信號(hào)波從一種特征阻抗傳輸?shù)搅硪环N不同的特征阻抗,那么就會(huì)引起信號(hào)反射和反向傳輸。如果阻抗相同,就不會(huì)發(fā)生反射。當(dāng)由于阻抗不連續(xù)而發(fā)生信號(hào)發(fā)射時(shí),就會(huì)在傳輸線的兩個(gè)方向上出現(xiàn)信號(hào)波的傳輸。在這兩個(gè)波相位相同的點(diǎn)上,將出現(xiàn)最大的電壓幅值Vmax;在它們相位相差180度的點(diǎn)上,將出現(xiàn)Vmin。Vmax和Vmin的比值稱為電壓駐波比,即VSWR。VSWR是衡量某個(gè)連接器或某條線纜的阻抗是否接近50歐姆的一個(gè)指標(biāo)。圖3給出了理想情況下全匹配(沒有反射)、理想開路(100%反射),以及極端情況下這三個(gè)值之間的關(guān)系。
Return Loss:回波損耗
Reflected Power:反射功率
熟悉掌握新型的連接器、線纜和元件
帶BNC連接器的電纜通常在500MHz以上就開始衰減。在射頻領(lǐng)域,電纜通常配備N型連接器和SMA連接器。N型連接器常用在測(cè)試儀器上,因?yàn)樗鼈兎浅D陀?,可以處理高功率,能夠很好地工作在高達(dá)18GHz的頻率下。SMA連接器比N型連接器小得多,比N連接器的功率更低,但是可以很好地用于18GHz以上的頻率下。
所有的射頻電纜都是同軸的。同軸射頻電纜可以是不可彎曲的(即剛性的)、可彎曲一定程度的(即半剛性的),或者可彎曲的。對(duì)于射頻而言,我們要比低頻情況下更小心地對(duì)待電纜。過分的彎曲電纜以及明顯的90度折彎都會(huì)損壞電纜,嚴(yán)重地降低傳輸性能。
在低頻情況下,良好的連接就是指導(dǎo)線之間要相互接觸(簡(jiǎn)單的連續(xù)性)。而在射頻情況下,阻抗失配是很嚴(yán)重的問題,意味著良好的連接不僅要確保導(dǎo)線相互接觸,而且要
求連接器也要正確的扭轉(zhuǎn)在一起。因此,射頻制造商常采用7英尺磅大小的扭矩,以確保連接器之間具有很好的接觸和最小的電阻(射頻術(shù)語稱為插入損耗)。
在整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)中保證50歐姆的傳輸線
射頻電路中的并行連接或者多信號(hào)通路并不像低頻電路中的那樣簡(jiǎn)單。保證整個(gè)電路通路阻抗匹配,減小阻抗不連續(xù)和信號(hào)反射是非常關(guān)鍵的。射頻開關(guān)的制作都采用精密加工,以確保整個(gè)開關(guān)都是50歐姆的阻抗。為了實(shí)現(xiàn)并行通路,人們采用所謂的分路器或分離器之類的器件將一條輸入信號(hào)通路分成兩條或多條輸出通路,每條通路50歐姆。組合器則實(shí)現(xiàn)相反的作用,將多條輸入通路合并成一條輸出通路。如果您是首次接觸射頻測(cè)試,那么不要被這些復(fù)雜的情況所嚇倒。射頻元件比同樣的直流元件成本要高得多。
您需要什么樣的射頻儀器以滿足您的測(cè)試需求?
低頻測(cè)試儀器正不斷豐富普及,射頻測(cè)試儀器的種類也越來越多,應(yīng)用越來越廣泛,包括從信號(hào)源和功率計(jì),到頻譜和網(wǎng)絡(luò)分析儀等各種儀器。這些儀器用于產(chǎn)生射頻信號(hào),以及測(cè)量大量信號(hào)參數(shù)。
射頻功率計(jì)——射頻領(lǐng)域的數(shù)字萬用表
功率是射頻領(lǐng)域中最經(jīng)常被測(cè)量的一個(gè)量。測(cè)量功率最簡(jiǎn)單的方法就是使用功率計(jì),它實(shí)際上是用來
測(cè)量射頻信號(hào)功率的。功率計(jì)中使用寬帶檢波器,按瓦特、dBm、或者dB μV顯示絕對(duì)功率的大小。對(duì)于大多數(shù)功率計(jì)而言,寬帶檢波器(或傳感器)是一個(gè)射頻肖特基二極管或者二極管網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)射頻到直流的轉(zhuǎn)換處理。
功率計(jì)是所有測(cè)量功率的射頻儀器中最準(zhǔn)確的。高端功率計(jì)(通常需要一個(gè)外部功率傳感器)可以實(shí)現(xiàn)0.1dB或更高的測(cè)量精度。功率計(jì)最低可以測(cè)量-70dBm(100pW)的功率。傳感器有各種模型,從高功率模型、高頻率(40GHz)模型,到峰值功率測(cè)量的高帶寬模型等。
功率計(jì)有單通道和雙通道兩種。每個(gè)通道都需要配置自己的傳感器。兩個(gè)通道的功率計(jì)就能夠測(cè)量出一個(gè)器件、電路或系統(tǒng)的輸入和輸出功率,并計(jì)算出增益或損耗。
某些功率計(jì)能夠達(dá)到每秒200到1500次讀數(shù)的測(cè)量速度。而有些功率計(jì)能夠測(cè)量多種信號(hào)的峰值功率特性,包括通信和某些應(yīng)用中使用的調(diào)制信號(hào)和脈沖射頻信號(hào)。雙通道的功率計(jì)還能夠準(zhǔn)確測(cè)量出相對(duì)功率。功率計(jì)還可以針對(duì)便攜式應(yīng)用的需要設(shè)計(jì)成尺寸精巧的外形,使其更適合于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的需要。
功率計(jì)的主要局限在于其幅值測(cè)量范圍。頻率范圍是與測(cè)量量程之間進(jìn)行折衷的。此外,功率計(jì)雖然能夠非常準(zhǔn)確地測(cè)量出功率,但是無法表示信號(hào)的頻率分量。
評(píng)論