包括PCS與蜂巢式行動電話在內的許多產品，它們的元件與子系統都不斷地小型化，因此幾乎不再使用同軸接頭做為內部互連的方法。這些產品中的帶通濾波器可能只有幾公分長，並且直接固定在PC電路板上，而不使用任何接頭。於是在使用向量網路分析儀來評估元件的特性時就會產生問題，因為分析儀將沒有一個詳細量測過特性的介面(待測元件的接頭)可以連接。

測試夾具則可以解決這個問題，只要它製造精良、特性完全已知，而且其效應可以從量測結果中消除，便是一個理想的解決方案。夾具必須經過校準，通常是透過一種「短路-開路-負載-穿透」(Short-open-load-through;SOLT)的校準技術來執行。對於評估行動電話的帶通濾波器所用的夾具執行校準，提供了一個很好的範例，可以讓我們瞭解必須考慮的一切細節及整個過程。

在(圖一)中顯示一個用於測試帶通濾波器的範例[SF1]夾具。這個夾具的SMA接頭就是網路分析儀的介面，而「彈簧」型的接頭則可以連接待測濾波器。夾具在放置好穿透標準的時域中的特性，顯示於(圖一)b。夾具的轉態可以輕易辨識出來，游標1和4分別顯示SMA輸入與輸出接頭的轉態，游標2和3則顯示輸入與輸出的「彈簧」接頭的轉態。在游標2與3之間是穿透標準的反射係數，可用來計算傳輸線的阻抗。

《圖一　帶通濾波器測試夾具，以及當穿透標準位於適當的位置時，該夾具在時域中的特性》

在時域中，網路分析儀的閘功能可用來移除量測結果中，從夾具取得的資料以外的其他所有資料。至於夾具的匹配情形，稍後可在頻域中利用閘功能來加以分析(圖二)a。此時，閘的起點是SMA轉態，終點是輸入的「彈簧」接頭。圖二b顯示啟動閘功能時，夾具的頻率響應。2GHz的匹配大約是25dB。如果濾波器的匹配是20dB，則量測的不確定性會很高，通常會以漣波的形式出現在資料軌跡當中。

《圖二　使用閘功能時，在時域中檢視到的夾具匹配，以及它的頻率響應》

置入夾具的標準

置入夾具(In-fixture)的一組標準包括短路、開路、負載和穿透，它們的大小和DUT一樣，因此可以在校準時置入夾具中。「彈簧」接腳也可以根據標準和DUT，進行同樣程度的壓縮，這將有助於定義量測平面。定義量測平面是校準過程中很重要的一環，因為它是分析儀進行量測之所在。因此，仔細地決定這個點，可確保在量測平面之前所發生不想要的電氣特性，不會包含在結果中。量測平面最好是在DUT的RF連接處。

短路標準是指一個導電材料區塊，開路標準則是一個非導電的介電區塊。負載標準包含2個平行的100Ω電阻，連接到端點為金屬接面的短路微帶線(Microstrip Line)，此金屬接面是置入夾具時「彈簧」接腳所接觸的地方，在此接腳只會接觸金屬接面。使用平行電阻可以降低串接電感，進而加強負載元件的性能。穿透標準是一條微帶傳輸線，在置入夾具時可將兩個「彈簧」接腳連在一起。

校準標準的特性必須先決定好，而且這項電氣資料(會形成校準套件定義)也必須輸入網路分析儀，以便執行必要的誤差修正措施。這項校準資料包括阻抗、頻率、損耗、延遲、邊緣電容及電感的值。舉例來說，開路標準可能會在與夾具的介面處產生偏移，因此這項資訊會以偏移延遲、偏移阻抗和偏移損耗輸入。開路標準也可能在開路連接處產生「邊緣」電容，這一部份同樣也必須包含進來。其他標準也擁有必須量測及輸入分析儀的類似特性。

標準的特性分析

第一步就是在低損耗彈性微波纜線，在與測試夾具配對的接頭中形成阻抗匹配的位置執行校準。執行校準時，必須在分析儀中使用正確的校準套件和相關的校準套件定義。Agilent 8720ES向量網路分析儀及85052D校準套件與定義檔，可用來執行此項校準。接著必須將夾具連接到分析儀，並且放置一個游標在1GHz處。由於偏移延遲方程式要求穿透標準的注入損耗需在1GHz處量測，所以其餘的量測也必須在此頻率下進行，以達到一致性。開路標準的項目(C0到C3)，在這個頻率下不會產生太大的影響。分析儀的設定如下：

開始頻率 50 MHz

停止頻率 20.05 GHz

點數 401

時域模式 低通步進

校準 雙埠SOLT

短路標準被定義為具有統一的反射及180度的相位位移，並且會定義量測平面所在的位置。短路標準必須置入夾具中，分析儀會被設定量測S11，格式則設為相位。

接下來必須調整量測埠1的量測埠延伸，直到游標所出現的相位顯示為180度為止。在調整量測埠延伸時，將顯示畫面的參考值設為180度，可以避免從+/-180度所產生的跳頻。測得的結果值代表量測平面的偏移，並且應該加以儲存以供往後使用，因為它是定義其餘標準的基礎。短路的偏移與量測平面的距離為0，因此偏移損耗與阻抗是無關的。

開路標準被定義為具有統一的反射，但沒有相位位移。不過實際的開路可能會因為邊緣電容，而產生某些相位位移，這個電容與偏移參數都必須加以量測。開路標準會被置入夾具中，量測埠1的量測埠延伸則會使用為短路標準所決定的值。分析儀必須設定量測S11，格式則會變成史密斯圖表(Smith Chart)。

如果短路標準在電氣特性方面比開路標準還要長，則分析儀會量測電感而非電容。開路的相位似乎是正的，這意謂電容應該是負的(亦即史密斯圖表上面的軌跡，會如(圖三)所示的逆向旋轉(逆時針方向)。如果發生此種情形，偏移長度必須透過量測埠1的量測埠延伸加以調整，就像對短路標準所做的動作一樣，直到相位響應變成負的為止。短路與開路的量測埠延伸值之間的差異會是負的，因為開路的量測埠延伸縮短了。這個負值必須輸入校準套件定義作為偏移長度，單位是一兆分之一秒。將這個新的偏移擺在適當的位置，現在史密斯圖表(圖四)就會顯示電容而非電感了。

《圖三　當短路標準在電氣方面比開路短時，所呈現的史密斯圖表》

《圖四　當偏移在適當位置時，現在史密斯圖表就會顯示電容而非電感》

邊緣電容被視為校準套件定義中的「分路」元件，所以史密斯圖表中的游標應改為顯示導納(G+jB)。您應該記錄游標設在1GHz時的這個邊緣電容(Co)。在頻率高達3 GHz左右時，高值位的邊緣電容項目C1到C3就微不足道了。邊緣電容必須輸入校準套件定義中。

穿透標準的偏移參數也必須進行特性分析，包括偏移延遲、偏移阻抗和偏移損耗。量測偏移延遲時，必須將穿透標準置入夾具中，並在穿透的輸出「彈簧」接腳這端接上一小截銅線。量測埠延伸應設成從短路標準所決定的值。現在就要開始量測S11參數，而且格式會變更為相位。如同短路標準一樣，亦應調整量測埠1的量測埠延伸，直到游標所在的相位顯示為180度為止。在調整量測埠延伸時，將顯示畫面的參考值設成180度，同樣有助於避免從+/-180度所產生的跳頻。您必須記錄游標設在1GHz時的值，這個值與短路標準的量測值之間的差即為偏移延遲。這項延遲必須輸入校準套件定義中。

現在分析儀會切換成時域低通步進模式，並且會量測S11。在時域量測中，量測的格式必須設為實數(Real)。分析儀會顯示線性反射係數，至於穿透標準的偏移阻抗，則可以透過將游標放在兩個「彈簧」轉態之間來決定(圖五)。反射係數是由方程式1(圖六)所定義，Z值(穿透標準的特性阻抗)可以藉此計算出來。

《圖六　方程式<1>》