射頻工程師必備測量技術基礎，面試的時候別說不會！

當前，基於射頻原理的無線通訊產品俯拾便是，其數量的增加速度也很是驚人。

從蜂窩電話和無線PDA，到支持WiFi的筆記本電腦、藍牙耳機、射頻身份標籤、無線醫療設備和Zigbee傳感器，射頻設備的市場規模在飛速擴大。

要想進行全面的生產測試並提升測試產能，測試工程師們必需要理解射頻基本原理，清楚測試的內容，並懂得選用最適合 的儀器完成這些測試工做。

問題是，大多數從事低頻應用（工做頻率在1MHz如下）的工程師不太熟悉高頻的應用特色。

射頻術語：您必須掌握的「工做語言」

忘掉電壓，射頻工程師經常使用功率

射頻信號的強度千差萬別。隨着信號在自由空間的傳播，單位功率將隨着距離的平方成比例下降，功率的變化經常使用分貝（dB）來表示。

採用分貝進行功率測量也大大簡化了計算過程。增益和損耗都按分貝爲單位進行加減。所以，乘法操做簡化爲加法操做。dB的形式化定義爲：

dB = 10 log (Pout/Pin)

分貝dB是一個相對的值。另外一個相關的單位是毫瓦分貝dBm，它是相對於1mW的絕對功率。

圖1給出了dBm的值及其相應的瓦特數，其中還給出了移動電話的發射機發射功率參考範圍，以及靈敏接收機所能檢測到的最低信號功率。

圖2給出的等式定義了室溫下射頻信號的理論熱噪聲。因爲射頻信號經過空氣的傳輸以及受到大氣干擾和其它信號的干擾，到達接收機端的信號電平可能變得很是低。

接收機經常須要檢測低於0.1pW的信號（或者低於微伏的信號電平）。

Noise Floor：本底噪聲

常見問題再也不是輸入阻抗，而是傳輸線的阻抗失配

在低頻狀況下，咱們在電路上傳輸電壓的目標是實現最小的衰減幅度。其中，最有效的電路是輸入阻抗高而輸出阻抗低的電路。

對於射頻應用，線纜的長度可能只有波長的四分之一，咱們必須把信號傳輸當成波來理解。若是波受到阻斷，部分波信號就會發生反射。

射頻傳輸的目標就是無損耗地將全部的功率傳給負載。任何功率的反射就意味着傳給負載功率的損失。

所以，失配是一個關鍵的參數。電路元件和傳輸線之間的任何阻抗差別都會引發反射和功率損耗。

在射頻應用中，傳輸線通常都採用同軸電纜，它們相對於電路板和電路板內的微帶線路而言都是外部組件。這些組件具備本身的特徵阻抗。

傳輸線的特徵阻抗取決於導線的幾何結構、導線的屬性以及包裹或隔離導線的絕緣體。對於射頻應用來講，傳輸線的特徵阻抗以及各組件的輸入和輸出阻抗一般採用50歐姆或75歐姆。

50歐姆的阻抗用於優化系統內的功率傳輸，而75歐姆的阻抗用於實現最小的衰減，例若有線電視網系統。大部分射頻無線傳輸系統都是針對功率傳輸而進行設計優化的，所以特徵阻抗都是50歐姆。

爲了儘可能減小反射，無線測試與測量應用中的射頻線纜和組件都是基於50歐姆特徵阻抗而設計的。相反，當阻抗匹配時，就實現了最佳的功率傳輸。

若是某個信號波從一種特徵阻抗傳輸到另外一種不一樣的特徵阻抗，那麼就會引發信號反射和反向傳輸。

若是阻抗相同，就不會發生反射。當因爲阻抗不連續而發生信號反射時，就會在傳輸線的兩個方向上出現信號波的傳輸。

在這兩個波相位相同的點上，將出現最大的電壓幅值Vmax；在它們相位相差180度的點上，將出現Vmin。

Vmax和Vmin的比值稱爲電壓駐波比，即VSWR。VSWR是衡量某個鏈接器或某條線纜的阻抗是否接近50歐姆的一個指標。

圖3給出了理想狀況下全匹配（沒有反射）、理想開路（100%反射），以及極端狀況下這三個值之間的關係。

Return Loss：回波損耗 Reflected Power：反射功率

熟悉掌握新型的鏈接器、線纜和元件

帶BNC鏈接器的電纜一般在500MHz以上就開始衰減。在射頻領域，電纜一般配備N型鏈接器和SMA鏈接器。

N型鏈接器經常使用在測試儀器上，由於它們很是耐用，能夠處理高功率，可以很好地工做在高達18GHz的頻率下。SMA鏈接器比N型鏈接器小得多，比N鏈接器的功率更低，可是能夠很好地用於18GHz以上的頻率下。

全部的射頻電纜都是同軸的。同軸射頻電纜能夠是不可彎曲的（即剛性的）、可彎曲必定程度的（即半剛性的），或者可彎曲的。

對於射頻而言，咱們要比低頻狀況下更當心地對待電纜。過度的彎曲電纜以及明顯的90度折彎都會損壞電纜，嚴重地下降傳輸性能。

在低頻狀況下，良好的鏈接就是指導線之間要相互接觸（簡單的連續性）。而在射頻狀況下，阻抗失配是很嚴重的問題，意味着良好的鏈接不只要確保導線相互接觸，並且要

求鏈接器也要正確的扭轉在一塊兒。所以，射頻製造商常採用7英尺磅大小的扭矩，以確保鏈接器之間具備很好的接觸和最小的電阻（射頻術語稱爲插入損耗）。