标签: 射频测试

了解用于电磁和射频测试的电波暗室 电子工程师使用电波暗室进行电磁兼容性 (EMC)或电磁干扰 (EMI)和射频测试。这些腔室的内壁经过特殊材料处理，可以吸收电磁波。 “消声”一词的意思是“没有回声”。消声室指的是设计为墙壁、天花板和地板的波反射的房间。 电子工程师使用电波暗室进行电磁兼容性 (EMC)或电磁干扰 (EMI)和射频测试。这些腔室的内壁经过特殊材料处理，可以吸收电磁波。 还有音频消声室，专为录音等应用而设计，吸收声波而不是电磁能。 本文涉及电磁波暗室的基础知识，特别是它们与 RF 测试的关系。 电磁测量：常见要求 广泛的应用领域需要测量电磁波。例如，在使用天线时，我们需要知道天线如何将电磁能量发送到太空（或用作接收器时如何接收）。这通过天线的辐射方向图来表征，如图 1 所示。 图 1(a) 显示了由两条沿 z 轴定向的细线创建的偶极天线。 图 1.天线模型和方向图。图片由思科提供 该图还显示了 3-D 辐射方向图（图 1(b)），以及完美偶极天线的主平面方向图（图 1(c) 和 1(d)）。 天线是无线通信系统的重要组成部分，会影响整个系统设计中的许多关键决策。例如，了解手机信号塔的辐射模式以确定它们之间的间距很重要。 在导弹、飞机或其他类似武器的电磁兼容性测试和雷达截面测试等领域也需要测量电磁波。 室外电磁波测量挑战 图 2 显示了测量天线辐射方向图的示例设置。 图 2.天线辐射测量的示例设置 在此设置中，被测天线 (AUT) 充当接收器。 参考天线传输已知量的功率。定位器将 AUT 旋转到所需位置（调整 θ 和 φ），测量系统记录接收到的功率。这些测量形成了方位角/仰角平面中辐射方向图的极坐标图。 这种测量可以在开放区域测试场地 (OATS) 中进行；然而， 户外 测试有一些缺点。 首先，测试环境中存在的外来电磁波也会被 AUT 接收，从而在我们的测量中引入误差。这些外来波可能来自各种，例如 FM 无线电发射器、手机、空中交通等。 室外电磁波测量也容易受到风雨等天气条件的影响。 另一个问题是地板和任何其他周围结构的反射。如上图所示，这些不需要的反射也会被 AUT 拾取。 电波暗室作为可靠的射频屏蔽测试环境 解决我们刚才讨论的问题的一种方法是使用电波暗室。 消声室使用金属墙来保护我们的设备免受外来无线电信号的影响。为了尽量减少不需要的反射，特殊的 RF 吸收材料（如图 3 所示）用于覆盖腔室的内壁。 图 3.用于无线 (OTA) 测试的电波暗室示例。图片由罗德与施瓦茨提供 屏蔽测试环境免受外部干扰以及的墙壁反射波，实际上模拟了在一个无限大的房间内并实现的可重复测量。 消声室的大小可以从桌面外壳到典型的房间，工程师可以走进去工作，再到像飞机机库一样大的空间（图 4）。 图 4.大型电波暗室示例。图片由爱德华兹空军基地和克里斯托弗奥库拉提供 大型电波暗室通常要花费一大笔钱。一个大到足以在 AUT 和发射天线之间提供 10 m 物理距离的电波暗室的成本可能高达 200 万美元。 电波暗室用射频吸波材料 电波暗室的内表面通常覆盖着装有导电碳的泡沫金字塔。买电子元器件现货上唯样商城。金字塔的锥形结构将无线电波从空气传输到金字塔中使用的有损碳，波反射。 RF吸收器应吸收所有入射电磁能并将其转化为热量。 然而，在实践中，一部分入射 RF 功率不可避免地从腔室壁反射。反射波通常约为入射波的 0.1% 至 1%，相当于 -30 至 -20 dB 的衰减。 新一代宽带吸收器可以为微波频率的垂直入射提供优于?60 dB 的反射系数。 泡沫金字塔吸收较高频率的电磁波，而较低频率通常由 铁氧体 瓦处理，铁氧体瓦可能是腔室中昂贵的组件之一。 用于不同类型测量的不同消声室 如前所述，电波暗室用于各种测量，例如： • 天线方向图测量 • 辐射发射测试 • 辐射抗扰度测试 • 无线发射器 (RF) 测试 • 雷达横截面测量 每种类型的应用可能需要不同的腔室。 例如，对于发射器/接收器测试，我们可能有兴趣消除所有表面的反射，包括暗室的地板，以模拟没有多径伪影的环境。在这种情况下，我们需要一个全消声室 (FAR)，其中所有表面都覆盖有 RF 吸收材料。 但是，几乎所有辐射和传导发射测试标准（包括ANSI C63.4和CI SP R 16）中描述的测试设施都是半电波暗室 (SAC) 和 OATS。 SAC 的墙壁和天花板覆盖有 RF 吸收材料，而地板则由金属反射地平面制成。 在许多 EMC 标准中使用 SAC 的一个主要原因是反射接地更接近于模拟真实情况。实际上，被测设备发出的电磁能会从地面反射到附近的设备。 腔室的选择也会受到您用于测量的标准类型的影响。 例如，在汽车 EMC 测试中，采用的 EMC 标准会影响测试范围的大小和/或电波吸收器的放置。每个标准都有自己的要求，工程师必须确保所使用的暗室符合相关标准。

在无线通信系统中，射频前端功率放大器是一个非常关键的器件。其主要功能是将低功率信号放大，获得一定的射频输出功率。无线信号在空中衰减很 大，为了稳定通信服务质量，必须将调制信号放大到足够大的尺寸，从天线发射。它是无线通信系统的核心，决定着通信系统的质量。 　　在其他情况下，设备的实际阻抗在设备的所有操作条件下可能未知。对于高功率放大器，为了确保有效传输和最佳线性，有必要了解该阻抗，以实现与下 游电子设备和天线的最佳匹配。 　　这在高功率放大器和高功率电子设备中尤其如此，在这些设备中，即使是很小的反射也可能导致损坏或形成驻波，其电压足以在信号反射到设备输出时改 变设备的行为。 　　那么用 射频测试系统 如何进行功率放大器测试 呢，下面一起来看看吧。 　　NSAT-1000射频无源器件自动测试系统可以测试射频连接器、射频线缆、滤波器、功分器、天线、放大器、衰减器、混频器、耦合器、屏蔽材料、石墨烯 等产品，可以测试的项目有S参数、增益、损耗、阻抗、平坦度、隔离度、驻波、介电常数等。 　　这里以安捷伦的网络分析仪E5071C为例向大家展示说明 网络分析仪软件 的操作步骤。首先将NSAT-1000射频无源器件自动测试系统安装在电脑上，再将 网络分析仪E5071C和电脑通过GPIB线或USB线或LAN口通讯连接起来。 　　网络分析仪和电脑连接之后，系统软件会智能识别仪器型号和连接方式。然后进入配置界面，实现对通道迹线信息的加载和对应频段信息的设置。用户配 置完成后可将此次配置保存至数据库，需要的时候可通过“导入本地规则”按钮完成对配置的加载。 　　在测试界面，输入产品编号回车便可开始自动测试并记录测试数据，生成测试日志。用户可通过“测试结果”指示灯和“测试状态”指示灯查看测试状态 和结果是否合格。测试过程中用户可随时通过日志窗口查看测试进度，测试完成后可生成报告。 　　测试报告模板可以进行定制，并支持按照客户信息、图号、产品型号、测试人、仪器型号等方式来查找历史测试数据，并根据选择的测试数据生成指定测 试报表。 *如果您想要免费试用软件，请搜索 【纳米软件】至官网试用。

下面介绍基于脚本的仪器的优点。当仪器也符合 LXI 标准时，许多优点被加强。   对于许多测试和测量应用，非常适合采用 PC 作为控制器用于与单独仪器通信或使用带有积分型控制器的基于时隙的系统。但对于其它情况，那些方法或者由于大材小用而过于昂贵，或者不能胜任此任务。这些应用可以受益于基于脚本的仪器提供的额外能力和灵活性。这部分描述了在测试和测量应用中脚本的优点。 1.   结构的灵活性 构建带少量仪器的小型测试系统可以不带单独控制器；其中一台仪器用作控制器，管理其它仪器的工作。大系统能被划分为各含少量仪器的子系统，其中每个子系统被基于脚本的仪器管理。这简化了系统设计并且有助于提高性能。例如在装配线、科学应用或 射频测试 应用中，这类子系统使用基于 LXI 脚本的仪器就能很大程度地在物理上分开。 2.   提高性能 由基于脚本的仪器管理将大系统划分为子系统，这扩展了跨 多处理器的控制 和数据处理功能，从而提升了系统可用的总处理能力并且常常提升整体速度和吞吐量。此外，这种工作划分支持并行测试：当中心控制器忙于其它任务时，仪器或子系统不必保持空闲状态。 因为当传输命令或数据时，由于与控制器通信造成的延时更少，所以仪器上运行的脚本能以最大速度运行。当仪器执行重复测试序列时，这尤其重要。如果用单独的控制器，即使同样的序列被运行了几百次或者几千次，每次通过时都要传送一次指令序列到仪器。对比使用脚本的方法，仅需传输一次脚本，然后使用短指令可以运行任意多的次数。 条件处理（例如当一个测量的结果确定下一个要执行的函数时）提供了另一种提高性能的手段。在脚本中，本地进行条件检查能去除由发送第一结果至控制器，等待控制器处理，然后发送下一个指令给仪器这个过程产生的延时。 在包含高数据率和 / 或大数据集的系统中，通信延迟、带宽限制和控制器吞吐量都可能是严重的瓶颈。基于脚本的仪器能压缩数据以降低带宽要求和 / 或缓冲数据，当带宽可用时再通过后台传输。基于脚本的仪器还能过滤数据，例如通过仅传送超出正常限度的数据。如前面所提到的，脚本还降低了消耗的通信带宽，从控制器发送命令至仪器，从而提高带宽受限应用的性能并且最小化由于通信延迟引起的时延。 3. 降低成本 使用基于脚本的仪器构建较小或较低复杂度的测试系统不需要单独的控制器，从而节省了控制器的成本并节省了用于控制仪器的任意单独测试运行软件的成本。当从基于脚本的仪器构建子系统时，构建大的测试系统同样可以实现节约成本。  

下面介绍基于脚本的仪器的优点。当仪器也符合 LXI 标准时，许多优点被加强。   对于许多测试和测量应用，非常适合采用 PC 作为控制器用于与单独仪器通信或使用带有积分型控制器的基于时隙的系统。但对于其它情况，那些方法或者由于大材小用而过于昂贵，或者不能胜任此任务。这些应用可以受益于基于脚本的仪器提供的额外能力和灵活性。这部分描述了在测试和测量应用中脚本的优点。 1.   结构的灵活性 构建带少量仪器的小型测试系统可以不带单独控制器；其中一台仪器用作控制器，管理其它仪器的工作。大系统能被划分为各含少量仪器的子系统，其中每个子系统被基于脚本的仪器管理。这简化了系统设计并且有助于提高性能。例如在装配线、科学应用或 射频测试 应用中，这类子系统使用基于 LXI 脚本的仪器就能很大程度地在物理上分开。 2.   提高性能 由基于脚本的仪器管理将大系统划分为子系统，这扩展了跨 多处理器的控制 和数据处理功能，从而提升了系统可用的总处理能力并且常常提升整体速度和吞吐量。此外，这种工作划分支持并行测试：当中心控制器忙于其它任务时，仪器或子系统不必保持空闲状态。 因为当传输命令或数据时，由于与控制器通信造成的延时更少，所以仪器上运行的脚本能以最大速度运行。当仪器执行重复测试序列时，这尤其重要。如果用单独的控制器，即使同样的序列被运行了几百次或者几千次，每次通过时都要传送一次指令序列到仪器。对比使用脚本的方法，仅需传输一次脚本，然后使用短指令可以运行任意多的次数。 条件处理（例如当一个测量的结果确定下一个要执行的函数时）提供了另一种提高性能的手段。在脚本中，本地进行条件检查能去除由发送第一结果至控制器，等待控制器处理，然后发送下一个指令给仪器这个过程产生的延时。 在包含高数据率和 / 或大数据集的系统中，通信延迟、带宽限制和控制器吞吐量都可能是严重的瓶颈。基于脚本的仪器能压缩数据以降低带宽要求和 / 或缓冲数据，当带宽可用时再通过后台传输。基于脚本的仪器还能过滤数据，例如通过仅传送超出正常限度的数据。如前面所提到的，脚本还降低了消耗的通信带宽，从控制器发送命令至仪器，从而提高带宽受限应用的性能并且最小化由于通信延迟引起的时延。 3. 降低成本 使用基于脚本的仪器构建较小或较低复杂度的测试系统不需要单独的控制器，从而节省了控制器的成本并节省了用于控制仪器的任意单独测试运行软件的成本。当从基于脚本的仪器构建子系统时，构建大的测试系统同样可以实现节约成本。