在現今的通訊領域中，無論是射頻、微波或是高速數字通訊的組件測試，我們可以使用相對應的量測儀器設備來做設計、分析、驗證及除錯的工作，但是，待測物與儀器之間往往會有接口上的問題而無法直接連接，例如待測物為一封裝IC，但測試儀器連接端口為同軸型接頭，此時就必須針對該待測物尺寸、特性做連接治具，以利量測的進行。而治具的好壞相當重要，它會直接或間接影響到量測的結果，如精確度、重復性及重現性、使用便利性以及是否易造成人為因素的誤差等，因此一個良好的設計必須考慮到諸多因素，這也是為何一個治具的設計費用的差異可以從臺幣數萬元、數百萬甚至更高。
由于治具所扮演的角色是儀器與待測組件之間的橋梁，因此理想上的治具必須符合沒有損失、平坦的頻率響應、沒有接頭的阻抗不匹配、精確已知的電氣長度、與輸入與輸出端的隔離度無窮大為等條件，如此一來使用者就不需要執行治具的校正動作，而只需要透過同軸式的校正方式將儀器的誤差扣除即可。但實際上的設計很難達成上述的理想境界，取而代之的為治具的損失比需小于待測組件損失或增益的不確定度、操作頻寬必須大于待測組件的量測頻寬、治具在連接端的阻抗不匹配效應必須很小、電氣長度必須可量測、與隔離度必須小于待測組件的隔離度等條件，并且治具的寄生效應必須搭配適當的校正方式來移除。
在這里，我們以常用的示波器或數字電表做簡單的例子，來對治具做一個簡單的定義，示波器對外的連接為BNC接頭，與待測物間常用一個主動或被動的探針(Probe)來偵測待測物的電壓、電流特性。以此系統而言，探針就可視為一個治具，探針等效于一個負載電容電路，當電容值不同或頻寬不夠時，就有可能無法正確地顯示出待測組件特性，此時就必須找到一個適合的探針，才能正確的反映出量測結果，因此從儀器測試端口到待測物的接口之間都算是治具的一部份。一般而言，較富挑戰性的領域有直流的低電流(nA~fA)I-V特性量測、高頻阻抗、平衡式組件、非50奧姆系統、自動化測試機臺及電磁波輻射量測等，在不同領域中所討論的內容會有相當大的差異，而本文主要是針對高頻組件量測治具方面做一概念性的解說。
何謂校正/參考平面(Calibration/Reference Plane)
從網絡、阻抗、時域反射、頻譜分析儀甚至功率計中，都會提到所謂的系統誤差的校正(Calibration)，這里所提的校正，并不是儀器因使用了一段時間產生頻率飄移、組件老化而進原廠的校驗，而是避免一個良好的儀器因外接的纜線、接頭、治具等造成系統的不準確值提高所提出的概念，主要目的是要增加量測精確度、重現性及避免因不同的使用者而會有不同量測結果。
以網絡分析儀的S參數量測為例，S參數是由偵測入射、反射及穿透的射頻訊號振幅及相位來定義，但外接的纜線、測試治具等會造成信號衰減、相位延遲及反射等現象，而校正的目的，就是提供一個標準或特性已知的組件，以數學矩陣的模型計算出外接治具的損耗、延遲等參數，維持與到達標準組件的接面上，得到正規化的振幅大小為1、相位為0度的起始點，這就稱為校正平面或參考平面。此時要注意的是，我們是以已知的標準組件做數學的運算，因此定義標準組件的各個參數值、及實際上標準組件與定義值的誤差等，都會影響到校正平面的可靠度。此外，儀器并不會知道我們在校正平面之后做了什么事情，因此，若在校正平面之后又接了一段纜線、接頭或是微帶線(Micro Strip line)等，儀器會將此視為待測物的一部份，而造成量測上的誤差，如圖1所示。在高頻儀器的校正模型上，我們整理出表1供各位讀者參考，有時必須同時使用2種以上的方法將治具誤差移除，詳細的原理及說明請參閱前幾期的新通訊組件雜志TRL、網絡分析儀、TDR等相關文章。
系統誤差
以時域反射儀系統為例，其儀器的測試頻寬與步階信號產器10%~90%的上升時間成反比，而加上纜線后，其系統的上升時間就變成公式1
，其中一項是纜線在高頻下衰減3dB的頻率響應，由公式1得知，系統頻寬是信號源、接收器及外部纜線加總的結果，換句話說，系統的整體頻寬會受限于最低的頻率響應，若是治具的響應，就會使量測結果產生頻寬不足的問題。
另外一個例子，是阻抗不匹配的結果產生的衰減及不準確性圖2，信號源端的反射系數為Γs，有一個能量bs的入射波進入反射系數為ΓL的負載端，當兩接口的阻抗與特性阻抗不一致時，就會產生多重路徑的反射，而這種現象，就會產生不準確性誤差：，及衰減量：，當不匹配程度愈高，系統不準確性就會愈明顯。當然，某些誤差可以透過校正的方式扣除，如相位延遲、信號衰減、隔絕度等，但若我們在執行校正時，信號振幅的不準確度就相當高，這時在校正后的準確性，就值得商榷了。
治具設計的概念
在治具設計之前，要先定下一個基本的目標圖3，例如要設計Serial ATA的連接器治具，對待測組件頻寬的要求、耗損、隔離度、串音、偏移(skew)等規格就要有清楚認知，接下來，是開始作一些粗略的驗證，例如選用何種材料的印刷電路板，其厚度、介電系數及均勻性為何，大略的損耗及頻寬為多少等，此時會需要用到EDA工具來做軟件的仿真，如Agilent的ADS、Ansoft、SPICE等工具，將各個特性先透過仿真的方式決定出信號線的長、寬、高及基板材厚度等。以降低失敗可能性而造成時間及資源的浪費，當仿真數據搜集齊全后，就是實際作出樣品，因真正的結果可能還有許多外在的因素造成誤差是軟件無法考慮的，因此，當得到樣品之后，便是使用量測儀器做驗證的工作，一般有向量網絡、阻抗分析儀、時域反射儀等，可以協助在物理層上的測試。但有時可能會仿真真實的信號來驗證其信號完整度，如眼圖(eye diagram)等，這時就需要編碼產生器、示波器的協助。若是治具中包含主動組件如混波器、放大器等，就必須使用頻譜、向量信號分析儀分析其失真、噪聲、EVM等參數。而使用的時機與必要性，則端視應用的領域而定。
當得到了初步的數據后，下一步就是要作最佳化的調整，若先期驗證、規劃做得好，這里花的除錯壓力就可以減輕許多，換言之，若基礎建設沒有做好，所花的精力及資源往往會事倍功半而得不到效果。
若此治具僅是單一案子使用，基本上在最佳化的調整做好后，就是完成品了，此時要對應模擬前后與實際量測到的參數、規格做容忍度的比較，并做S參數的定義，如此就可將治具的效應如De-embedded的方法在校正時將治具等誤差移除。但對要做到一定量產規模的治具來說，成本效益、同批貨間的差異性、是否易加工等因素就必須列入考量，以維持產品價格的競爭性。
實例介紹
SMD組件測試治具
此應用是使用阻抗、向量網絡分析儀量測如SMD的被動組件的治具，因SMD組件的型態無法直接連上同軸纜線，因此必須使用治具做延伸。在設計上的考量必須符合組件尺寸、頻寬、ESR誤差移除、操作便利性等，其設計的目的是要達到從100mΩ~10kΩ的大范圍阻抗量測，因此校正平面的接頭選擇上，采用SWR較小的APC-7接頭，以減低反射造成的不準度。在校正平面后，我們模擬一個RLCG傳輸線等效于治具的模型，并將其簡化為串聯的殘余阻抗Zs=Rs+jwLs與并聯的離散導納Yo=Go+jwCo的等效電路，而真正的待測物阻抗值ZDUT，就是等效電路與量測值的換算結果：，而Zs及Yo，可以使用在治具端上的短路、開路補償的方式將結果算出來。另外，要考慮相位偏移(Phase Shift)的問題，舉例來說，一個0.01μF的電容，在1MHz的測試環境下，其ESR(EquivalentSeries Resistance)值為390mΩ，但若在治具與校正平面間增加一段30cm的纜線，則ESR值有10%誤差，而使讀值成為360mΩ，在10MHz時會有30%的誤差，愈高頻時，數個mm的誤差都會相當可觀，因此要再加入一段電氣長度作為補償。
實際完成的治具如圖6所示，考慮到接觸點的壓力也會對量測值產生誤差，因此，設計一個固定大小的holder來承接待測物，并加上一個屏蔽的蓋子防止高頻輻射的干擾，如此就可以得到重復性、穩定性相當高的治具
GSM手機測試治具
此治具設計的目的是配合自動化機臺、自動Load/Unload、在800~2200MHz達到60dB的隔離度，且有內建耦合天線能在開放空間中量測待測物天線所輻射出來的通訊協議等。其內部機構的考量就是能做到高密蔽性，加上吸波材料來防止內部反射及增加與外界隔離度，并須同時避免測試機臺、控制處理器產生的虛擬波噪聲干擾等情形，且有良好的重現性、使用周期等作為參考的依據。【微波EDA網】
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