「技術文章」如何讓RF儀器測量發揮最大效能？
新款 RF 儀器均具備絕佳的精確度與測量功能，已大幅超越之前的產品，但如果信號無法達到一定品質，這些儀器也無法發揮其功能；聲音測量實際操作與相關要素，將可讓使用者完全瞭解自己投資的 RF儀器。
進行穩定的 RF 測量操作
在理想狀態下，應可輕鬆進行 RF 測量操作，但實際上卻有著許多難題；目前既有的 RF 儀器已經可以滿足主要的 RF 測量，如功率、頻率與雜訊，但”獲得結果不見得就是獲得正確的結果。若能在 RF 測量操作中建構最佳實作範例，
先瞭解術語
諸如精確度可重複性解析度不確定性的術語，都經常在 RF 應用中遭混用或誤用，反而降低了測量的正確度。在進行 RF 測量操作之前，必須先瞭解重要術語，還有其正確的對應文字。
相對於模擬量表而言，當要在類比量表上分辨正確讀數時，儀器的數字顯示方式絕對要簡單許多。然而，如果數字顯示器呈現小數點後 3 位的數值，
即便可顯示數千個 dB 的功率，或到小數單位的 Hertz 頻率，也不代表該儀器就能測量數分鐘之內的變化，所顯示的位元數應要能超過儀器的測量功能所及。為了完整瞭解 RF 儀器的功能，應隨時參閱規格說明或資料，正確的術語定義，將可減少使用者對測量的疑慮。接著列出常見的幾個關鍵術語：
解析度 （Resolution）──儀器所能確實偵測的最小變化量 ；
可重複性（Repeatability）──在相同條件與結果之下，可重複進行的測量次數；
不確定性（Uncertainty）──將測得的未知絕對值予以量化 ；
精確度（Accuracy）──儀器在已知誤差範圍內所能測得的參數實際/絕對值。
如果能預估錯誤資訊來源，往往就能決定測量操作的不確定性。除了上面提到的術語之外，也可以到 National Institute Standards and Technology （NIST） 或其它標準機構，找到相關規格說明文檔。可追蹤性 （Traceability） 則可確保所有測量儀器均是以常見標準所定義。
而”規格 （Specification）”則是由測試設備的保證效能，並可由 NIST 追蹤相關校準認證。典型、常見 （Typical）”意指已完全測試的效能，但並未納入測量的不確定性。名目、表列 （Nominal）”效能為輔助資訊，而並非所有儀器都經過此項測量。
精確度為儀器在已知誤差範圍內所能測得的參數實際/絕對值，也就是所謂的 X plus 或 minus Y。如果沒有某些誤差限制與單位，則測量值34並無任何意義。
可代表，也可為+3%或-2%；舉例來說，精確度的正確表示方式應為34 V +/- 1 V;34 V +/- 1%，或34 V +2/-1 V。進一步瞭解 RF 測量術語，就能更熟悉其意義。如果要與別人精確溝通測量操作，則應該先瞭解相關結果。
瞭解自己的受測設備
受測設備（Device under test，DUT） 可能大幅影響 RF 測量操作。舉例來說，溫度就可能影響穩定性與可重複性，許多 RF 設備與儀器並不會自行補償溫度變化，因此必須先穩定溫度，才能將測量操作的漂移錯誤降至最低。還有立即的環境影響（如是否有空調迴圈、是否加蓋與嵌板、處於室內或室外、是否靠近熱源） 均應納入變數考慮，並應注意暖機次數、DUT 冷卻條件，與週邊環境，與保持穩定的溫度。
在主動式設備中，多餘的功率可能造成設備發熱；以高功率的放大器為例，DUT 本身可達穩定的溫度，但後續的元件就不一定，銜接放大器輸出的切換器與衰減器就常有升溫現象。這時就可能要找出由放大器所產生的不定信號，如諧波。
電源供應線可能產生環境雜訊，並直接影響輸出；而當放大器處於壓縮狀態時，若測量其線性參數 （增益與相位） 也將無法得到相關結果。因為所有因素均將影響 RF 測量操作的精確度，在測量設備之前，先行瞭解 DUT、操作方式，與其對 RF 測量參數的影響，才能獲得有意義的結果。
找出不確定性的範圍
若要比對 RF 測試設備的規格與 DUT 的測量需求，還略顯不足；如果 RF 測量操作的頻率較高，而儀器又較不符合所需規格時，更加擴大不確定性的範圍。接著各個測量步驟均可能發生錯誤，進而影響整體結果。當進行錯誤測量時，應先找出測量操作的可能錯誤，再找出可能影響的 DUT。
使用者應該瞭解儀器的重要操作規格，還有各個測量步驟所牽連的設備 （包含 DUT 在內）；而其它相關規格則應瞭解配對、功率、頻率響應與雜訊係數。也應瞭解所有參數的容錯範圍，並記住如下的參數：
RF 切換的可重複性、老化程度，與功率承載；
耦合器的方向係數，連接線的相位穩定性，還有轉接器的插入（Insert）損耗與折返損耗 （Return loss）；
電路板線路的阻抗品質、介面卡插槽，與電路板的傳輸開關情形 ；
測量操作的電磁波干擾強度。
並未正式納入考慮的還有冷卻、諧波、混附信號（Spur），與其它非線性動作，均可能影響測量操作。可查閱整體設定情形，再找出各個部分的誤差幅度，以得到測量不確定性的實際資料。另應找出錯誤來源，以瞭解其對精確度、可重複性與不確定性的影響，如此將可得到更精准的測量結果，並可高效率決定預算與資源。
注意所有元件與連結
產品的開發、設計、測試，直到上市的成本，都是巨額的投資。公司的能否延續，可能就以 1 款產品的效能而定生死。對高效能的 RF 測試設備來說，由於必須能滿足甚或超過目前市場所需的重要規格，因此其可能投入的資金更是難以估計。除了必須具備競爭優勢之外，也可能影響公司的後續營收。
但是昂貴、高效能，且精確校準過的 DUT 與測試系統還不夠，針對中間用以銜接設備用的連結元件，也必須考慮其品質與可重複性。若能提升關鍵規格達 1/10 或 1/5 的 dB，就可能達到高競爭優勢。
對絕大部分的標準而言，最好是能達到 1：1.5 的電壓駐波比（VSWR），但匹配（Match）的強度也可能影響錯誤的為匹配的不確定性達 +/-0.35dB （約略值）。當造成過多的不確定性時，就不可能達到 0.2 dB 的關鍵規格。
其它受到忽略的項目 （如連接線、切換器、衰減器、插槽、轉接器，與配件） 也能影響整體的測量結果。如果要開始測量操作，應先達到所需的精確度，接著選擇合適的組件。依目前公認的標準，測量系統的效能最好達到 DUT 受測參數的 10 倍之譜。
如果已經擁有高品質的信號路徑，則接著就是安排完整的測量實作；使用者應確保清潔並存放連接線、接頭，與轉接器，就算是最高級的連接線與轉接器也會磨損，若零件老化就應淘汰，這些都算測試操作的耗材，並應逐步減少轉接器的使用機會。
此外應定期使用扳手與線路量表進行調整，即可儘量避免熱切換（Hot-switching）；並請注意，應適時靜電放電 （Electro-static discharge，ESD）。即便於測試系統與 DUT 之間使用最高品質的元件，若連接的零件過多，也可能造成測量錯誤。
為測量操作選用正確的工具
根據所要測量的參數與所需的精確度，其測量 DUT 的 RF 設備也有所不同。能投資設備當然最好，但如果僅能發揮設備某部分的效能，就形成預算浪費。如果僅需測量 RF 功率，則 RF 功率計當然優於向量信號分析儀 （VSA）。
標量（Scalar）儀器僅能測量強度 （振幅），而向量儀器則可測量強度與相位。就算測量操作不需相位值，則由於向量儀器的相位資訊可找出系統中的無用反射並將之量化，因此也可用以修正錯誤。
開發測量程式
一旦建構自己所需的最佳實作，就可以將其安裝到測量程式中，更有利於整個團隊的溝通，接著就能讓 RF 測量結果達到更好的可重複性與一致性。舉例來說，測量程式的常見問題之一就是：應多久校準 1 次。
許多 RF 儀器對環境的變化極其敏感，因此就必須時常校準設備；高精確度的測量需求也常常影響了校準頻率。不論哪種情況，均應瞭解 RF 設備的校準需求，並將之列入測量程式中。
從設計、檢驗、測試，到製造的所有程式，都會影響 RF 的測量功能。使用者也需考慮製造過程所應測試並檢驗的指令引數，而可能影響精確度、可重複性，與不確定性的前/後 1 項程式 （如重新操作、焊接、組裝，與絕緣），均應納入考慮。
若要建構良好的 RF 實作，也應考慮相關程式。也可連帶簡化學習與標準化的過程。而後續從建構程式直到產品使用壽命，一致性也將影響 RF 參數與測量結果。
提高 RF 測量操作的品質
要進行 RF 測量操作很簡單，但要能準確測量就有些許難度。若能建構完整實作並用於程式之中，將可提升 RF 測量的品質。
還有許多方法可找出並建置最佳實作範例。應不斷設法提升 RF 測量品質，以確實瞭解測量要點並用於實作之中。從提高 RF 測量技巧到完整發揮 RF 設備的效能，此篇技術文章所提及的步驟均屬於基礎概念而已。
因此必須先穩定溫度，才能將測量操作的漂移錯誤降至最低。還有立即的環境影響（如是否有空調迴圈、是否加蓋與嵌板、處於室內或室外、是否靠近熱源） 均應納入變數考慮，並應注意暖機次數、DUT 冷卻條件，與週邊環境，與保持穩定的溫度。在主動式設備中，多餘的功率可能造成設備發熱；以高功率的放大器為例，DUT 本身可達穩定的溫度，但後續的元件就不一定，銜接放大器輸出的切換器與衰減器就常有升溫現象。這時就可能要找出由放大器所產生的不定信號，如諧波。
電源供應線可能產生環境雜訊，並直接影響輸出；而當放大器處於壓縮狀態時，若測量其線性參數 （增益與相位） 也將無法得到相關結果。因為所有因素均將影響 RF 測量操作的精確度，在測量設備之前，先行瞭解 DUT、操作方式，與其對 RF 測量參數的影響，才能獲得有意義的結果。
找出不確定性的範圍
若要比對 RF 測試設備的規格與 DUT 的測量需求，還略顯不足；如果 RF 測量操作的頻率較高，而儀器又較不符合所需規格時，更加擴大不確定性的範圍。接著各個測量步驟均可能發生錯誤，進而影響整體結果。當進行錯誤測量時，應先找出測量操作的可能錯誤，再找出可能影響的 DUT。
使用者應該瞭解儀器的重要操作規格，還有各個測量步驟所牽連的設備 （包含 DUT 在內）；而其它相關規格則應瞭解配對、功率、頻率響應與雜訊係數。也應瞭解所有參數的容錯範圍，並記住如下的參數：
RF 切換的可重複性、老化程度，與功率承載；
耦合器的方向係數，連接線的相位穩定性，還有轉接器的插入（Insert）損耗與折返損耗 （Return loss）；
電路板線路的阻抗品質、介面卡插槽，與電路板的傳輸開關情形 ；
測量操作的電磁波干擾強度。
並未正式納入考慮的還有冷卻、諧波、混附信號（Spur），與其它非線性動作，均可能影響測量操作。可查閱整體設定情形，再找出各個部分的誤差幅度，以得到測量不確定性的實際資料。另應找出錯誤來源，以瞭解其對精確度、可重複性與不確定性的影響，如此將可得到更精准的測量結果，並可高效率決定預算與資源。
注意所有元件與連結
產品的開發、設計、測試，直到上市的成本，都是巨額的投資。公司的能否延續，可能就以 1 款產品的效能而定生死。對高效能的 RF 測試設備來說，由於必須能滿足甚或超過目前市場所需的重要規格，因此其可能投入的資金更是難以估計。除了必須具備競爭優勢之外，也可能影響公司的後續營收。
但是昂貴、高效能，且精確校準過的 DUT 與測試系統還不夠，針對中間用以銜接設備用的連結元件，也必須考慮其品質與可重複性。若能提升關鍵規格達 1/10 或 1/5 的 dB，就可能達到高競爭優勢。
對絕大部分的標準而言，最好是能達到 1：1.5 的電壓駐波比（VSWR），但匹配（Match）的強度也可能影響錯誤的為匹配的不確定性達 +/-0.35dB （約略值）。當造成過多的不確定性時，就不可能達到 0.2 dB 的關鍵規格。
其它受到忽略的項目 （如連接線、切換器、衰減器、插槽、轉接器，與配件） 也能影響整體的測量結果。如果要開始測量操作，應先達到所需的精確度，接著選擇合適的組件。依目前公認的標準，測量系統的效能最好達到 DUT 受測參數的 10 倍之譜。
如果已經擁有高品質的信號路徑，則接著就是安排完整的測量實作；使用者應確保清潔並存放連接線、接頭，與轉接器，就算是最高級的連接線與轉接器也會磨損，若零件老化就應淘汰，這些都算測試操作的耗材，並應逐步減少轉接器的使用機會。
此外應定期使用扳手與線路量表進行調整，即可儘量避免熱切換（Hot-switching）；並請注意，應適時靜電放電 （Electro-static discharge，ESD）。即便於測試系統與 DUT 之間使用最高品質的元件，若連接的零件過多，也可能造成測量錯誤。
為測量操作選用正確的工具
根據所要測量的參數與所需的精確度，其測量 DUT 的 RF 設備也有所不同。能投資設備當然最好，但如果僅能發揮設備某部分的效能，就形成預算浪費。如果僅需測量 RF 功率，則 RF 功率計當然優於向量信號分析儀 （VSA）。
標量（Scalar）儀器僅能測量強度 （振幅），而向量儀器則可測量強度與相位。就算測量操作不需相位值，則由於向量儀器的相位資訊可找出系統中的無用反射並將之量化，因此也可用以修正錯誤。
開發測量程式
一旦建構自己所需的最佳實作，就可以將其安裝到測量程式中，更有利於整個團隊的溝通，接著就能讓 RF 測量結果達到更好的可重複性與一致性。舉例來說，測量程式的常見問題之一就是：應多久校準 1 次。
許多 RF 儀器對環境的變化極其敏感，因此就必須時常校準設備；高精確度的測量需求也常常影響了校準頻率。不論哪種情況，均應瞭解 RF 設備的校準需求，並將之列入測量程式中。
從設計、檢驗、測試，到製造的所有程式，都會影響 RF 的測量功能。使用者也需考慮製造過程所應測試並檢驗的指令引數，而可能影響精確度、可重複性，與不確定性的前/後 1 項程式 （如重新操作、焊接、組裝，與絕緣），均應納入考慮。
若要建構良好的 RF 實作，也應考慮相關程式。也可連帶簡化學習與標準化的過程。而後續從建構程式直到產品使用壽命，一致性也將影響 RF 參數與測量結果。
提高 RF 測量操作的品質
要進行 RF 測量操作很簡單，但要能準確測量就有些許難度。若能建構完整實作並用於程式之中，將可提升 RF 測量的品質。
還有許多方法可找出並建置最佳實作範例。應不斷設法提升 RF 測量品質，以確實瞭解測量要點並用於實作之中。從提高 RF 測量技巧到完整發揮 RF 設備的效能，此篇技術文章所提及的步驟均屬於基礎概念而已。