為滿足產業不斷變化的技術需求，無線通訊工具的發展腳步未曾停歇。藉由擴展信號頻寬、實現高階調變，以及採用空間多工技術，可大幅提高無線通訊的資料速率。增加的頻寬亦有助於增進使用者的資料傳輸體驗。使用者對無線網路服務品質有極高的期望，促使業者致力於強化通訊系統的可靠性和效能。而實現卓越產品開發的要素則在於降低不確定性，因此，藉助模擬來徹底執行無線測試的概念便應運而生。

目前市面上有各式各樣、適用於不同量測配置的測試夾具可供選擇，從簡單的纜線，到配備分離器、耦合器和信號調節的複雜夾具，應有盡有，以協助設計工程師持續評估待測裝置（DUT）的效能。藉由校驗或移除嵌入測試夾具，設計工程師可消除測試夾具中固有的系統誤差，避免其影響待測裝置的效能。他們通常在量測配置中加入向量信號產生器（VSG）和信號分析儀，以便評估DUT的效能。而測試夾具導致量測結果不準確的主因則來自於路徑損耗和頻率響應。

路徑損耗是一個需加以妥善管理的已知問題。在傳輸過程中不斷損耗的信號能量，會導致傳輸到量測平面的功率，低於信號產生器的輸出信號。而頻率響應的誤差，包括振幅和相位誤差，則會影響瞬時頻寬。頻率響應可量測輸出信號的振幅和相位，以作為輸入頻率的函數。如果特定頻寬的頻率響應不平坦，將損及輸入信號的振幅和相位。即便在射頻頻率下，較寬的頻寬也同樣地特別容易受到頻率響應的影響。

除了實體世界固有的雜訊之外，瞬時頻寬上的任何頻率響應，都會造成DUT輸出信號的缺損。如未能有效隔離缺損和量測結果，DUT效能則會顯著下滑。雖然工程師可透過等化來減少頻率響應，但這個方法有時卻不管用，因為通道響應的解析度問題，使得等化無法每一次都全面修正頻率響應。

當測試夾具的頻率響應和路徑損耗增加，信噪比（SNR）和誤差向量振幅（EVM）就會降低。VSG和信號分析儀的移除嵌入功能是常用的量測修正程序，可消除測試夾具產生的振幅和相位誤差。這個程序又稱為移動參考平面；射頻工程師可移動參考平面，藉以精確地分析其DUT。

時下，工程師較常使用向量網路分析儀（VNA）來分析測試夾具特性（如圖一）。透過這種方式，可將S2P檔傳送到信號產生器，進而對測試夾具的振幅和相位進行移除嵌入。此損耗補償檔可助您補償測試夾具的路徑損耗。

圖一 : 工程師使用向量網路分析儀來分析測試夾具的特性

量測配置的阻抗不匹配是另一個挑戰。DUT輸入端的阻抗不匹配時有所聞，但工程師確實需盡可能地避免它對量測造成影響，因為任何阻抗不匹配，都會導致某個反射波返回信號源，並與其進行建設性地或破壞性的互動，造成入射信號出現額外的頻率漣波。當纜線同時存在入射波和反射波，量測結果將因而失真。在採用高階正交振幅調變（QAM）的密集正交分頻多工（OFDM）傳輸中，反射波對量測結果的影響更加顯著。

反射信號的能量會降低進入DUT的功率。可以使用反射儀來修正阻抗不匹配，而VNA使用者則可使用VNA架構中的反射儀來修正DUT的阻抗不匹配。有些市售的外部反射儀可納入信號產生器和信號分析儀量測配置中，但使用它們來進行修正的程序相當複雜，因此並未受到青睞。

使用多個DUT和測試系統來修正阻抗不匹配時，複雜性會大幅上升。每個測試系統都有不同的阻抗匹配。因此，使用多個測試平台測試DUT會產生不一致的量測結果，同時帶來更多挑戰。當今的測試站種類繁多，業者必須解決阻抗不匹配問題，以便實現測試系統之間的可重複性。此外，這個步驟還可節省設計驗證和製造測試時間。

使用信號產生器和分析儀進行量測時，路徑損耗修正和移除嵌入成了確保量測準確度的必要程序。使用反射儀有助於產生匹配修正的信號。結合上述要素，使用者可在特定頻率範圍內，移除嵌入信號產生器、測試夾具和阻抗不匹配組合的振幅和相位（如圖二）。然而，執行這類修正的難度相當高，因此大多數信號產生器和信號分析儀配置不會使用匹配修正信號產生法。

圖二 : 反射儀基本原理

EVM量測可提供數位調變信號的品質因素值。本地振盪器（LO）相位雜訊、功率放大器（PA）產生的雜訊、IQ調變器問題，以及其他種種問題，都可能導致量測結果不準確。

由於EVM對任何可能改變數位調變格式信號振幅和相位軌跡的信號缺陷都很敏感，因此可透過EVM量測，深入洞察發射器和接收器效能。此外，藉由調整接收器的混頻器位準、數位轉換器的信噪比，以及相位雜訊誤差，EVM量測準確度將顯著提升。頻率響應和信噪比對EVM有直接影響。欲提高EVM效能，則需最佳化輸入DUT的功率，並盡可能消除過多的頻率響應來源。

在無線系統中，等化有助於減少頻率響應的影響。有時，通道響應的解析度不足以全面修正頻率響應，而等化可解決部分問題。5G NR和Wi-Fi 6/7標準使用等化來平坦傳輸系統的增益響應，以減輕頻率響應在量測中導致的衰減。然而，並非所有無線標準都採用等化技術。舉例而言，無線回程和衛星通訊通常不使用等化。

較寬的頻寬會增加頻率響應的誤差。修正測試夾具中所有元件在瞬時頻寬下的頻率響應，對EVM結果有直接影響，反而突顯了校驗和移除嵌入測試夾具的優勢。

功率放大器對提升通訊系統的整體效能和傳輸速率至關重要。然而，功率放大器的固有非線性度導致了鄰近通道干擾和頻內失真。頻內失真會降低通訊系統的EVM、誤碼率（BER）和資料速率。包括WLAN、LTE、5G NR和商業衛星標準在內的現代無線標準，開始更廣泛地使用OFDM。OFDM調變格式實現了可滿足使用者需求的寬頻資料應用。今日，設計工程師必須在極高資料速率下實現頻譜線性度，以提供使用者期望的服務品質。為因應頻譜效率要求，許多無線標準開始採用更高階的QAM和超密集的OFDM調變機制，而這加劇了峰均功率比（PAPR）或信號波封的波動。

數位預失真（DPD）是當今通訊系統常用的線性化方法。DPD 具有線性化特性及維持整體效率的能力，並充分利用持續演進的數位信號處理器和 A/D 轉換器來達成目標。欲成功部署DPD，演算法須準確而有效地針對功率放大器的特性建模。

設計工程師必須能夠在準確的量測設定下，以當今無線通訊信號的峰均功率比（PAPR）激發 DUT，以便預測性地了解 DUT 效能。在操作條件不斷變化的今天，過去可呈現裝置效能近似值的量測，如S參數，已無法準確提供近似值。VSG和信號分析儀是典型的量測設備，可在實際調變設定下，評估元件、模組和整合式無線電的特性。量測配置需透過某種方式，來補償將現實世界調變條件導入到DUT信號路徑中，所產生的線性和非線性效應。

結語

等化可同時處理DUT和測試系統的振幅和相位響應。如此一來，在測試線性裝置時，測試夾具和信號源的頻率響應便不會對EVM造成影響。也就是說，測試系統在DUT輸入端導入的任何線性誤差，都受到放大器非線性響應的影響，進而導致複雜的誤差，而等化則無法解決此問題。如果錯誤地套用此修正模式，會降低放大器的量測效能，也將使得DPD模型難以發揮優勢。

（本文作者TJ Cartwright為是德科技產品行銷經理）