ציוד בדיקה
מבחן שלמות האות זהה לחישוב הסימולציה, אשר שניהם צריכים להיות מנותחים הן בתחום הזמן והן בתחום התדרים; בדיקת תקינות האות של המחבר החשמלי בתחום הזמן משתמשת בעיקר בממד הרפלקטור של זמן.
(TDR) לבדיקת שינוי העכבה האופיינית של המחבר החשמלי, תוצאת הבדיקה תוצג בתצוגה של מד הרפלקטור הזמן (TDR) בצורה של עקומה. מכשיר הבדיקה המשמש לניתוח תקינות האות בתחום התדרים הוא מנתח הרשת הווקטורית (VNA). הפונקציה העיקרית של מנתח הרשת הווקטורית (VNA) היא לבדוק את פרמטרי ה- S של המוליך הרב במחבר החשמלי. עם שיפור המכשיר, חלק ממנו יכול גם לבדוק את ערך העכבה האופייני בתחום הזמן. לכן, בהשוואה לטווח הבדיקה של שני מכשירים אלה, נמצא כי למנתח הרשת הווקטורי (VNA) יש מגוון רחב יותר של יישומים, במיוחד לאחר הוספת מבחן העכבה האופייני, ניתן להשתמש במכשיר זה להשלמת מחבר חשמלי בדיקת תקינות האות; לכן, בואו נדבר על מנתח הרשת הווקטורית (VNA) היום כדי לבדוק את הפרמטרים הקשורים לשלמות האות של מחבר החשמל USB 3.1 מסוג C.
בתהליך בדיקת תקינות האות של מחברים חשמליים, בנוסף לבחירת מכשירי מדידה מתאימים, לשיטת החיבור ולבחירת החוטים המחברים תהיה גם השפעה עצומה על מדידת המחבר. בעת בדיקת מערכת חיבור במהירות נמוכה, לרוב נבחר לחבר ישירות את המערכת הנבדקת עם מכשיר המדידה דרך חוט ומוליך בדיקה לבדיקה. ניתן לראות שיטות חיבור כאלה בכל מקום, כגון תהליך בדיקה של מולטימטר, שיטת חיבור של אוסצילוסקופ וכו '. לשיטת בדיקה כזו לא תהיה השפעה רבה על התוצאה בעת מדידת אותות חשמליים במערכת במהירות נמוכה, אך זה שונה בעידן המהיר במערכת העברה מהירה, כמו העברת אותות במחבר חשמלי במהירות גבוהה, שינויים מבניים קטנים בחלק המגע ישפיעו מאוד על העברת האותות המהירים , בעיקר גורם לאי רציפות עכבה והשתקפות הולכת וגוברת. לכן, לבחירת קו החיבור ומצב החיבור יש השפעה חשובה מאוד על שלמות האות של מחבר נקודת הבדיקה. שיטת המדידה הנוכחית משתמשת בעיקר במחבר SMA ייעודי לתדרי רדיו כדי לחבר את מחבר ה- USB 3.1 מסוג C החשמלי ואת מנתח הרשת הווקטורית (VNA). SMA הוא למעשה מחבר, שמו האנגלי הוא Sub-Miniature-A, הידוע גם בשם מחבר קואקסיאלי RF מסדרת SMA. מחבר קואקסיאלי SMA הוא סוג של זיהוי אותות מיקרוגל הנפוץ בתוך 26.5 GHz. מבנהו מחולק גם לגבר ולנקבה. המבנה של חלק המחבר הוא בעיקר חלק המגע המרכזי להעברת אותות, מימוש מיגון וחלק העטיפה והתומך הבידוד וחלק המגע החיצוני המממש את חיבור ראשי הזכר והנקבה. באופן כללי, המחבר הזכר נמצא בקו הקואקסיאלי, והמחבר הנקבי נמצא בציוד או במכשיר. ראשי הזכר והנקבה מחוברים דרך מבנה הברגה, יציב יותר.
כיול מכשירים
בניסוי הבדיקה, דיוק נתוני המדידה קשור ישירות לדיוק האובייקט הנבדק ולאמינות תהליך הבדיקה. לכן, על מנת להבטיח את הדיוק והאמינות של תוצאות המדידה, יש לכייל את ציוד הבדיקה לפני הבדיקה הניסויית כדי למנוע סטיית מדידה של הציוד בשימוש ארוך טווח, ואף סטיות גדולות, מה שיגרום עבודת המבחן. הביא הרבה אי וודאות. לכן, כדי להבטיח את הדיוק, האמיתות והתקפות של נתוני הבדיקה, יש צורך לכייל את מכשיר הבדיקה. ציוד הבדיקה שבחרנו הוא מנתח רשת וקטורי (VNA), מחבר SMA ומתקן בדיקה שתוכנן על ידי עצמנו. לכן, יש לכייל את מנתח הרשת הווקטורית (VNA) לפני שתמשיך עם הבדיקה. מכיוון ששיטת הבדיקה של מנתח הרשת (VNA) מתבצעת בתחום התדרים, לא אכפת לו מהמבנה הפנימי של האובייקט הנבדק במהלך הבדיקה, ורק צריך להשיג את הפרמטרים הרלוונטיים של מישורי הייחוס בשני צדדים. עם זאת, בתהליך המדידה בפועל, מישור הייחוס נמצא לרוב לא בממשק של האובייקט הנמדד, אלא בתוך מנתח הרשת הווקטורית. יהיו שגיאות גדולות בתהליך המדידה, ולכן יש לכייל את מישור הייחוס ולהעביר את הכיול. , מישור הייחוס מועבר לשני קצוות האובייקט הנמדד כדי למנוע את שגיאת המערכת; למעשה, תהליך חיסול השגיאות הוא תהליך של פעולה מתמטית, ותוצאת המדידה בפועל היא המאפיין שאין לו שום קשר לווקטור המאפיין האמיתי של האובייקט שהוא נוצר על ידי סופרפוזיציה וקטורית, כל עוד אתה מכיר את המאפיין וקטור שאין לו שום קשר לאובייקט הנמדד, קל לחסל את החלק הזה של השגיאה, והתוצאה לאחר ביטול הגורמים הלא רלוונטיים היא תוצאת המדידה האמיתית.
ישנן שתי שיטות נפוצות לכיול מנתח רשת וקטורי (VNA), כיול SOLT ו-
כיול TRL. השם האנגלי המלא של SOLT הוא העברת עומס קצר פתוח, שפירושו שיטות כיול בקצר, במעגל פתוח, בעומס ובהולכה. השם האנגלי המלא של TRL הוא Translection Reflection Line, שהוא שיטת הכיול של קווי ישר, השתקפות והולכה. היתרונות והחסרונות הספציפיים מוצגים בטבלה הבאה:
על ידי השוואת המאפיינים של שתי שיטות הכיול, במחקר של נושא זה, מוגבלת
שיטת כיול TRL ברמת דיוק גבוהה. שיטת הכיול TRL פשוטה יחסית לתהליך הכיול של מנתח הרשת הווקטורית. לתהליך הספציפי שלושה שלבים: כיול חיבורים ישר, כיול חיבורי השתקפות וכיול חיבורי קו עיכוב. שלושת השלבים הללו הם שיטות חיבור שונות אשר יוכולו בזה אחר זה ללא הבדל. תהליך הכיול הספציפי הוא כדלקמן:
(1) כיול חיבורים (Thru): למעשה, יש לחבר ישירות את יציאה 1 ויציאה 2 של מישור הייחוס, ואז לבצע מדידה, כמוצג באיור הבא:
(2) כיול חיבור מחזיר (Reflect): נדרש להוסיף עומס עם מקדם השתקפות גדול באמצע מישור הייחוס. הדרך הקלה ביותר היא לנתק ישירות את שני מישורי הייחוס, כפי שמוצג באיור הבא:
(3) כיול חיבור קו עיכוב (קו): בצע מדידה על ידי חיבור קו העברה התואם את העכבה של האובייקט הנבדק בין שני מישורי הייחוס, כמוצג באיור הבא:
לאחר שלושת שלבי הכיול הללו, ניתן לחשב את השגיאה של תיבת השגיאה האמצעית של שני מישורי המדידה, ואת תוצאות הבדיקה בפועל של האובייקט שנבדק ניתן להשיג על ידי ביצוע פעולות מתמטיות עם תוצאות הבדיקה המקוריות.
תכנון מתקן הבדיקה
המפתח לתכנון מתקן הבדיקה הוא בחירת המבנה החדש של קו ההולכה של לוח PCB והגדרת עכבה ההפרש.
מַעֲרֶכֶת. המבנה של קו ההולכה של PCB מורכב בעיקר מקו מיקרו-רצועה, קו רצועה וגל מודרך קופלאני. על פי תיאור המאפיינים המבניים הללו בפרק 2,
נמצא שקו הרצועה מתאים מאוד לשימוש בבדיקת אובייקטים מחקריים במהירות גבוהה, ללא קשר להפצת השדה המגנטי שלו, לבקרת העכבה או ליכולת האנטי-הפרעה שלו.
במחקר הנושא, מבנה הסטריפליין נבחר כקו ההולכה על לוח ה- PCB של מתקן הבדיקה.
בעבר, לצורך חישוב עכבת הסטריפליין, הובאו לעיתים קרובות פרמטרים בסיסיים כגון מאפייני חומר, עובי ורוחב הקו לנוסחה האמפירית לחישוב, אך הנוסחה האמפירית אינה מדויקת במיוחד,
וזה מחושב.
התהליך הוא מאוד מסובך ומועד לטעויות. מאז חברת פולאר השיקה את התוכנה הקלאסית לחישוב עכבה Polar SI9000, תהליך חישוב העכבה והסרבול הצטמצמו מאוד,
כך שתוכנה זו משמשת לחישוב תכנון עכבת הסטריפליין. על פי מאפייני השידור של מחבר החשמל USB 3.1 מסוג C, העכבה הדיפרנציאלית של קו ההולכה היא 100Ω, ועכבת הקצה היחידה היא 50Ω. תחת הנחת יסוד זו, ערכי הפרמטרים השונים של קו הרצועה מתקבלים באמצעות התוכנה, כפי שמוצג בטבלה הבאה.
במבחן בפועל, עליך לחבר רק את המחברים הזכריים והנקביים ולחבר אותם למנתח הרשת הווקטורי באמצעות SMA.
ניתוח נתונים של תוצאות הבדיקה
חבר את מחבר החשמל USB 3.1 סוג C, מתקן הבדיקה ומנתח הרשת הווקטורי כפי שמוצג באיור 5-9, ואז בדוק את הפרמטרים הרלוונטיים של המחבר החשמלי, ולאחר ניתוח התוצאות הנמדדות, בחר זוג אחד של זוגות דיפרנציאלי לניתוח מפורט. איור 5-11 הוא ההשוואה בין עכבת המאפיין TDR שנמדדה של זוג ההפרש לבין תוצאות הסימולציה, איור 5-12, איור 5-13, איור 5-14, איור 5-15 זהו תרשים השוואה של פרמטרי S מדודים ופרמטרים מדומים של S.
על פי הניתוח ההשוואתי שלעיל, נמצא שתוצאות הבדיקה ותוצאות הסימולציה אינן חופפות לחלוטין, ותמיד קיימת מידה מסוימת של טעות.
נראה שתוצאות הבדיקה תמיד בעלות ביצועים גרועים יותר בהשוואה לתוצאות הסימולציה, אך לא משנה איזו תוצאת פרמטר מושווה, ניתן למצוא כי מגמת העקומה של תוצאת הבדיקה תואמת תמיד את מגמת עקומת הבדיקה של תוצאת הסימולציה, ו אין תנודות משמעותיות.
הסיבות לשגיאה מנותחות כדלקמן:
(1) לא ניתן לבטל לחלוטין פעולות אנושיות וגורמים סביבתיים, אך לא ניתן לבטל את השגיאות הנגרמות על ידי גורמים אלה, אך ניתן לצמצם את השגיאות באמצעות הפעלה רגילה ובחירת סביבת בדיקה מתאימה.
(2) בתוכנת הדמיה אלקטרומגנטית, הדגם מסודר מאוד ולא נראה פגום או מחורץ, אך המחבר החשמלי בבדיקה בפועל מתקבל באמצעות עיבוד והרכבה שלב אחר שלב.
בתהליך הייצור, בהכרח יהיו שגיאות בגודל קו ההולכה של המחבר החשמלי, והסיכה לא יכולה להיות חלקה לחלוטין. בתהליך ההרכבה יתכן ובלאי ושריטות בכל חלק.
בעיות קלות לכאורה אלה יבואו לידי ביטוי בתהליך העברת האות במהירות גבוהה.
(3) באופן דומה, גם לבעיית חומרי החיבור לחשמל יש השפעה מסוימת. בתוכנת הסימולציה, החומרים של כל חלק במבנה מחבר הנקודה נדרשים להיות אחידים, ותכונות החומרים מוגדרות גם כקבועים, אך בבדיקה בפועל המחבר החשמלי שנבחר אינו יכול להשיג התפלגות אחידה לחלוטין של החומרים, וגם תכונות החומר אינן יכולות להישאר ללא שינוי במהלך הבדיקה.
שינויים אלה יגרמו גם לשגיאות בתוצאות הבדיקה.
אפילו שגיאות קטנות אלה לא ישפיעו על אמינות סימולציית האימות ועל כדאיות אופטימיזציה של המחבר החשמלי. לכן, בהתבסס על ניתוח התוצאות, תוצאות הסימולציה של תוכנת הסימולציה האלקטרומגנטית HFSS המשמשת בנושא זה נכונות ואמינות בתכנון מחברי חשמל מהירים, ואופטימיזציה של מחבר חשמלי זה חייבת לעמוד בדרישות דרישתו. מהירות העברת העיצוב.
מוזמנים לבקר באתר האינטרנט שלנו:www.kabasi-connector.com
או שאתה יכולאיש קשראיתנו ישירות.
