如何實現高頻率小信號電流等參數的測試
高頻小信號指頻率在MHz以上、電壓在uV級以下、電流在uA級以下的信號。現階段儀器儀表中還沒有針對高頻信號的小功率有關參數測試的專用設備,所以研發工程師在遇到高頻信號有關場強和功率的測量時,都采用估測的方式,或者只通過公式推算出理論性的結果,最近,海洋儀器推出了一系列全新的測試方法,可實時測量高頻小信號真實值的系統。
測量原理:將高頻被測小信號通過相應的電場探頭和磁場探頭探測到的信號接入到頻率信號接收機中,通過頻率信號接收機中的頻譜和頻率接收功能鎖定被測信號的頻率和功率值;再使用頻率信號接收機的定頻率點測量功能,測出所需要頻點的功率值,然后通過探頭修正系數計算出高頻信號所在頻點功率值、小電流值、小電壓值。。
在設計PCB板或相應的電路中,由于高頻信號的電壓或電流值都比較小,無法采用電壓探頭加數字示波器的方法測出高頻小信號的強度。此時采用無源磁場探頭或無源電場探頭近距離(或直接接觸)探測出磁場強度(A/m)或電場強度(V/m)。這樣,在測量高頻率小信號有關場強和功率等參數時,就需要有高頻接收機和相應頻段的無源磁場探頭或無源電場探頭。本文測量樣例中,海洋儀器采用OIFPH-B3頻譜分析儀和3G五件套無源磁場探頭和電場探頭組成的OI3000RF射頻場強測試系統。
具體測試步驟如下:
我們使用OIFPH-B3手持頻譜分析儀和OIRF-U5-2型磁場探頭配合測試,OIRF-U5-2型磁場探頭特別適于探測寬導線、電纜、連接件、電子元器件及其連接口的磁場。這種磁場探頭的工作方式類似于電流鉗。

OIFPH-B3手持頻譜分析儀 OIRF-U 5-2型磁場探頭
頻譜分析儀主要指標:
頻率范圍 | 5 kHz 至 3 GHz |
頻率分辨率 | 1Hz |
分辨率帶寬 | 1 Hz 至 3 MHz,1/3 步進 |
磁場探頭主要指標:
頻率范圍 | 30 MHz ... 3 GHz |
分辨率 | ≈ 5 mm |
探頭尺寸 | ≈ (6 x 6) mm |

探頭電流校正曲線: 探頭磁場校正曲線:
第一步:
大多數PCB板都沒有預留射頻接口可以直接接到頻率信號接收機中,本測試中采用無源磁場探頭來感應高頻電流,通過無源磁場探頭探測需要測量的線纜,再把頻譜分析儀設置頻率范圍30MHz~1GHz,,分辨率帶寬100KHz,視頻帶寬300KHz,檢波器設置為平均值檢波,測量單位dBuA。找到要測量的頻點后用MARK功能進行標注,頻譜儀顯示出頻率151MHz和磁場強度67dBuA。
第二步:
參考探頭的電流校正曲線,在151MHz頻率點的修正參數約為-8,那么我們用頻譜儀顯示的磁場強度減去修正參數,即67減去-8,得到最終的磁場強度75dBuA,此結果即為芯片腳在151MHz的準確磁場強度。
第三步:利用下方公式,計算可得到75dBuA=5623.4uA

同理,將頻譜儀測量單位設置為dBuV,即可以相同的方法測試計算得到電壓值。
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