Sprzęt testowy
Test integralności sygnału jest taki sam, jak obliczenia symulacyjne, z których oba muszą zostać przeanalizowane zarówno w dziedzinie czasu, jak i częstotliwości; test integralności sygnału złącza elektrycznego w dziedzinie czasu wykorzystuje głównie reflektometr w dziedzinie czasu.
(TDR) w celu zbadania zmiany impedancji charakterystycznej złącza elektrycznego wynik testu zostanie wyświetlony na wyświetlaczu reflektometru w dziedzinie czasu (TDR) w postaci krzywej. Instrumentem testowym używanym do analizy integralności sygnału w dziedzinie częstotliwości jest wektorowy analizator sieci (VNA). Główną funkcją wektorowego analizatora sieci (VNA) jest badanie parametrów S wieloprzewodnika w złączu elektrycznym. Wraz z ulepszaniem instrumentu, jego część może również testować charakterystyczną wartość impedancji w dziedzinie czasu. Dlatego też, w porównaniu z zakresem testowym tych dwóch przyrządów, stwierdzono, że wektorowy analizator sieci (VNA) ma szerszy zakres zastosowań, zwłaszcza po dodaniu testu impedancji charakterystycznej, jest całkowicie możliwe użycie tego instrumentu do ukończenia złącze elektryczne Testowanie integralności sygnału; Dlatego porozmawiajmy dziś o wektorowym analizatorze sieci (VNA), aby przetestować powiązane parametry integralności sygnału złącza elektrycznego USB 3.1 typu C.
W procesie badania integralności sygnału złącz elektrycznych, oprócz doboru odpowiednich przyrządów pomiarowych, ogromny wpływ na pomiar złącza będzie miał również sposób podłączenia oraz dobór przewodów łączących. Podczas testowania systemu połączeń o niskiej prędkości zwykle wybiera się bezpośrednie połączenie testowanego systemu z przyrządem pomiarowym za pomocą przewodu i przewodu testowego do testowania. Takie metody połączeń można spotkać wszędzie, np. Proces testowania multimetru, sposób podłączenia oscyloskopu itp. Taka metoda testowa nie będzie miała dużego wpływu na wynik podczas pomiaru sygnałów elektrycznych w systemie o niskiej prędkości, ale jest inaczej w erze dużych prędkości W szybkich systemach przesyłowych, takich jak przesyłanie sygnału w szybkim złączu elektrycznym, niewielkie zmiany strukturalne w części stykowej będą miały ogromny wpływ na transmisję sygnałów o dużej prędkości , szczególnie powodując nieciągłość impedancji i zwiększając odbicie. Dlatego wybór linii połączeniowej i trybu połączenia ma bardzo ważny wpływ na integralność sygnału złącza pomiarowego. Obecna metoda pomiaru wykorzystuje głównie dedykowane złącze SMA o częstotliwości radiowej do podłączenia złącza elektrycznego USB 3.1 typu C i wektorowego analizatora sieci (VNA). SMA jest właściwie złączem, jego angielska nazwa to Sub-Miniature-A, znana również jako złącze koncentryczne RF serii SMA. Złącze koncentryczne SMA to rodzaj detekcji sygnału mikrofalowego powszechnie używanego w paśmie 26,5 GHz. Jego struktura jest również podzielona na męską i żeńską. Struktura części łączącej jest głównie centralną częścią stykową do transmisji sygnału, realizującą ekranowanie i izolującą część owijającą i podtrzymującą oraz zewnętrzną część stykową, która realizuje połączenie głowic męskich i żeńskich. Ogólnie rzecz biorąc, złącze męskie znajduje się na linii koncentrycznej, a złącze żeńskie na urządzeniu lub przyrządzie. Głowice męskie i żeńskie są połączone za pomocą gwintowanej struktury, która jest bardziej stabilna.
Kalibracja instrumentu
W eksperymencie testowym dokładność danych pomiarowych jest bezpośrednio związana z dokładnością badanego obiektu i wiarygodnością procesu testowego. Dlatego w celu zapewnienia dokładności i rzetelności wyników pomiarów, przed badaniem eksperymentalnym konieczne jest skalibrowanie sprzętu badawczego, aby uniknąć odchyleń pomiarowych sprzętu przy długotrwałym użytkowaniu, a nawet dużych odchyleń, które spowodują praca testowa. Przyniósł dużo niepewności. Dlatego, aby zapewnić dokładność, prawdziwość i ważność danych testowych, konieczna jest kalibracja przyrządu testowego. Sprzęt testowy, który wybraliśmy, to wektorowy analizator sieci (VNA), złącze SMA oraz zaprojektowane przez nas urządzenie testowe. Dlatego przed przystąpieniem do testu należy skalibrować wektorowy analizator sieci (VNA). Ponieważ metoda testowania analizatora sieci (VNA) jest przeprowadzana w dziedzinie częstotliwości, nie dba o wewnętrzną strukturę badanego obiektu podczas testu, a jedynie musi uzyskać odpowiednie parametry płaszczyzn odniesienia na obu boki. Jednak w rzeczywistym procesie pomiaru płaszczyzna odniesienia często nie znajduje się na styku mierzonego obiektu, ale wewnątrz wektorowego analizatora sieci. Podczas pomiaru wystąpią duże błędy, dlatego konieczne jest skalibrowanie płaszczyzny odniesienia i przejście kalibracji. , Płaszczyzna odniesienia zostaje przesunięta na dwa końce mierzonego obiektu, aby wyeliminować błąd systemu; w rzeczywistości proces eliminacji błędów jest procesem operacji matematycznej, a rzeczywisty wynik pomiaru jest cechą, która nie ma nic wspólnego z rzeczywistym wektorem charakterystycznym mierzonego obiektu Jest on tworzony przez superpozycję wektorów, o ile znasz charakterystykę wektor, który nie ma nic wspólnego z mierzonym obiektem, łatwo jest wyeliminować tę część błędu, a wynik po wyeliminowaniu nieistotnych czynników jest rzeczywistym wynikiem pomiaru.
Istnieją dwie powszechnie stosowane metody kalibracji wektorowego analizatora sieci (VNA), kalibracji SOLT i
Kalibracja TRL. Pełna angielska nazwa SOLT to Short Open Load Transmission, co oznacza zwarcie, otwarty obwód, metody kalibracji obciążenia i transmisji. Pełna angielska nazwa TRL to Transmission Reflection Line, która jest metodą kalibracji linii prostych, odbiciowych i transmisyjnych. Konkretne zalety i wady przedstawiono w poniższej tabeli:
Porównując cechy obu metod kalibracyjnych, w badaniach na ten temat ograniczono
Metoda kalibracji TRL o wysokim stopniu dokładności. Metoda kalibracji TRL jest stosunkowo prosta w procesie kalibracji wektorowego analizatora sieci. Konkretny proces składa się z trzech etapów: kalibracji połączenia prostego, kalibracji połączenia odbicia i kalibracji połączenia linii opóźniającej. Te trzy kroki to różne metody połączeń, które będą kalibrowane pojedynczo bez różnicy. Konkretny proces kalibracji jest następujący:
(1) Kalibracja przez połączenie (Thru): W rzeczywistości jest to bezpośrednie połączenie portu 1 i portu 2 płaszczyzny odniesienia, a następnie wykonanie pomiaru, jak pokazano na poniższym rysunku:
(2) Odbicie kalibracji połączenia (Odbicie): Wymagane jest dodanie obciążenia o dużym współczynniku odbicia na środku płaszczyzny odniesienia. Najłatwiej jest bezpośrednio odłączyć obie płaszczyzny odniesienia, jak pokazano na poniższym rysunku:
(3) Kalibracja połączenia linii opóźniającej (Linia): Wykonaj pomiar, podłączając linię transmisyjną dopasowaną do impedancji badanego obiektu między dwiema płaszczyznami odniesienia, jak pokazano na poniższym rysunku:
Po tych trzech krokach kalibracji można obliczyć błąd środkowego pola błędu obu płaszczyzn pomiarowych, a rzeczywisty wynik testu badanego obiektu można uzyskać wykonując operacje matematyczne na oryginalnych wynikach testu.
Projekt uchwytu testowego
Kluczem do konstrukcji urządzenia testowego jest wybór nowej konstrukcji linii transmisyjnej płytki PCB oraz ustawienie impedancji różnicowej.
Zestaw. Struktura linii transmisyjnej PCB składa się głównie z linii mikropaskowej, linii paskowej i fali prowadzonej w płaszczyźnie współpłaszczyznowej. Zgodnie z opisem tych charakterystyk strukturalnych w rozdziale 2,
Stwierdzono, że linia paskowa jest bardzo odpowiednia do stosowania w testach szybkoobrotowych obiektów badawczych, niezależnie od rozkładu jej pola magnetycznego, kontroli impedancji czy zdolności przeciwzakłóceniowej.
W badaniach tematu struktura linii paskowej została wybrana jako linia transmisyjna na płytce PCB urządzenia badawczego.
W przeszłości do obliczania impedancji linii paskowej podstawowe parametry, takie jak właściwości materiału, grubość i szerokość linii, były często wprowadzane do wzoru empirycznego do obliczeń, ale wzór empiryczny nie jest zbyt dokładny,
i zostało obliczone.
Proces jest bardzo skomplikowany i podatny na błędy. Odkąd firma Polar wprowadziła na rynek klasyczne oprogramowanie do obliczania impedancji Polar SI9000, proces obliczania impedancji i uciążliwość zostały znacznie ograniczone,
więc to oprogramowanie jest używane do obliczania projektu impedancji linii paskowej. Zgodnie z charakterystyką transmisji złącza elektrycznego USB 3.1 typu C, impedancja różnicowa linii transmisyjnej wynosi 100 Ω, a impedancja single-ended wynosi 50 Ω. Zgodnie z tym założeniem różne wartości parametrów linii paskowej są uzyskiwane przez oprogramowanie, jak pokazano w poniższej tabeli.
W rzeczywistym teście wystarczy podłączyć złącze męskie i żeńskie i podłączyć je do wektorowego analizatora sieci przez SMA.
Analiza danych i wyników testów
Podłącz złącze elektryczne USB 3.1 typu C, urządzenie testowe i wektorowy analizator sieci, jak pokazano na rysunku 5-9, a następnie przetestuj odpowiednie parametry złącza elektrycznego, a po przeanalizowaniu wyników pomiarów wybierz opcję Używana jest jedna para par różnicowych do szczegółowej analizy. Rysunek 5-11 przedstawia porównanie zmierzonej impedancji charakterystycznej TDR pary różnicowej z wynikami symulacji, Rysunek 5-12, Rysunek 5-13, Rysunek 5-14, Rysunek 5-15 To jest wykres porównawczy zmierzonych parametrów S i symulowane parametry S.
Zgodnie z powyższą analizą porównawczą stwierdzono, że wyniki badań i wyniki symulacji nie pokrywają się całkowicie i zawsze występuje pewien stopień błędu.
Wyniki testu zawsze wydają się mieć gorszą wydajność w porównaniu z wynikami symulacji, ale bez względu na porównywany wynik parametru można stwierdzić, że trend krzywej wyniku testu jest zawsze zgodny z trendem krzywej testowej wyniku symulacji, oraz nie ma znaczących fluktuacji.
Przyczyny błędu są analizowane w następujący sposób:
(1) Niewłaściwa obsługa człowieka i czynniki środowiskowe, błędów spowodowanych przez te czynniki nie można całkowicie wyeliminować, ale błędy można zmniejszyć poprzez standardowe działanie i wybór odpowiedniego środowiska testowego.
(2) W oprogramowaniu do symulacji elektromagnetycznej model jest bardzo schludny i nie wydaje się być uszkodzony ani nacięty, ale złącze elektryczne w rzeczywistym teście uzyskuje się poprzez przetwarzanie i montaż krok po kroku.
W procesie produkcyjnym nieuchronnie pojawią się błędy w rozmiarze linii transmisyjnej złącza elektrycznego, a Pin nie może być absolutnie gładki. Podczas montażu na każdej części może wystąpić zużycie i zarysowania.
Te pozornie drobne problemy zostaną odzwierciedlone w procesie szybkiej transmisji sygnału.
(3) Podobnie, problem materiałów połączeń elektrycznych ma również pewien wpływ. W oprogramowaniu symulacyjnym wymagane jest, aby materiały każdej części konstrukcji złącza punktowego były jednolite, a właściwości materiałów również ustawiane są jako stałe, ale w rzeczywistych testach Wybrane złącze elektryczne nie może osiągnąć całkowicie jednorodnego rozkładu materiałów, ani też właściwości materiału nie mogą pozostać niezmienione podczas testu.
Te zmiany spowodują również błędy w wynikach testu.
Nawet te drobne błędy nie wpłyną na wiarygodność symulacji weryfikacji i wykonalność optymalizacji złącza elektrycznego. Dlatego na podstawie analizy wyników wyniki symulacji oprogramowania do symulacji elektromagnetycznej HFSS zastosowanego w tym temacie są prawdziwe i wiarygodne w projektowaniu szybkich złączy elektrycznych, a optymalizacja tego złącza elektrycznego musi spełniać wymagania jego projektowa prędkość transmisji.
Zapraszamy do odwiedzenia naszej strony internetowej:www.kabasi-connector.com
lub możeszkontaktz nami bezpośrednio.
