Testovacie zariadenia
Skúška integrity signálu je rovnaká ako výpočet simulácie, ktorý je potrebné analyzovať v časovej aj frekvenčnej oblasti; skúška integrity signálu elektrického konektora v časovej oblasti používa hlavne reflektor časovej oblasti.
(TDR) na testovanie zmeny charakteristickej impedancie elektrického konektora sa výsledok testu zobrazí na displeji odrazového memera časovej oblasti (TDR) vo forme krivky. Testovací prístroj používaný na analýzu integrity signálu vo frekvenčnej oblasti je analyzátor vektorovej siete (VNA). Hlavnou funkciou analyzátora vektorovej siete (VNA) je testovanie parametrov S multivodičového konektora. So zlepšením prístroja, časť môže tiež testovať charakteristickú hodnotu impedancie v časovej oblasti. Preto sa v porovnaní so skúšobným rozsahom týchto dvoch prístrojov zistilo, že analyzátor vektorovej siete (VNA) má širší rozsah aplikácií, najmä po pridaní charakteristickej skúšky impedancie, je úplne možné použiť tento prístroj na dokončenie testovania integrity signálu elektrického konektora; Preto sa porozprávame o vektorovom sieťovom analyzátore (VNA) dnes, aby sme otestovali súvisiace parametre integrity signálu elektrického konektora USB 3.1 typu C.
V procese testovania integrity signálu elektrických konektorov bude mať okrem výberu vhodných meracích prístrojov aj spôsob pripojenia a výber spojovacích drôtov obrovský vplyv na meranie konektora. Pri testovaní systému pripojenia pri nízkych otáčkach sa zvyčajne volí priame pripojenie testovaného systému k meraciemu prístroju cez drôt a skúšobný olovo na testovanie. Takéto metódy pripojenia možno vidieť všade, ako je skúšobný proces multimetra, spôsob pripojenia osciloskopu atď. Takáto skúšobná metóda nebude mať veľký vplyv na výsledok pri meraní elektrických signálov na nízkorýchlom systéme, ale vo vysokorýchlostnej ére vo vysokorýchlostnej prenosovej sústave, ako je prenos signálu vo vysokorýchlostnom elektrickom konektore, budú mať malé konštrukčné zmeny v kontaktnej časti obrovský vplyv na prenos vysokorýchlostných signálov. , čo spôsobuje najmä diskontinuitu v impedancii a zvyšujúce sa reflexie. Preto má výber spojovacieho vedenia a režimu pripojenia veľmi dôležitý vplyv na integritu signálu konektora testovacieho bodu. Súčasná metóda merania používa hlavne vyhradený konektor SMA rádiových frekvencií na pripojenie elektrického konektora USB 3.1 typu C a analyzátora vektorovej siete (VNA). SMA je vlastne konektor, jeho anglický názov je Sub-Miniature-A, tiež známy ako SMA série RF koaxiálny konektor. SMA koaxiálny konektor je druh mikrovlnnej detekcie signálu bežne používané v rámci 26,5 GHz. Jeho štruktúra je tiež rozdelená na mužov a ženy. Štruktúra spojnice je hlavne centrálnou kontaktnou časťou pre prenos signálu, uvedomujúc si tienenie a izolačnú baliacu a nosnú časť a vonkajšiu kontaktnú časť, ktorá realizuje spojenie mužských a ženských hláv. Všeobecne platí, že mužský konektor je na koaxiálnej línii, a ženský konektor je na zariadení alebo nástroji. Mužské a ženské hlavy sú spojené cez závitovú štruktúru, ktorá je stabilnejšia.
Kalibrácia prístroja
V testovacom experimente presnosť údajov merania priamo súvisí s presnosťou testovaného objektu a dôveryhodnosťou skúšobného procesu. Preto, aby sa zabezpečila presnosť a spoľahlivosť výsledkov merania, je potrebné kalibrovať testovacie zariadenie pred experimentálnou skúškou, aby sa zabránilo odchýlke merania zariadenia pri dlhodobom používaní, a dokonca aj veľkým odchýlkam, ktoré ochránia skúšku. Priniesol veľa neistoty. Preto na zabezpečenie presnosti, pravdivosti a platnosti skúšobných údajov je potrebné kalibrovať skúšobný prístroj. Testovacie zariadenie, ktoré sme si vybrali, je analyzátor vektorovej siete (VNA), SMA konektor a testovacie zariadenie, ktoré sme navrhli sami. Preto vektorový sieťový analyzátor (VNA) musí byť kalibrovaný pred pokračovaním v teste. Keďže skúšobná metóda sieťového analyzátora (VNA) sa vykonáva vo frekvenčnej oblasti, nestará sa o vnútornú štruktúru testovaného objektu počas testu a potrebuje len získať príslušné parametre referenčných rovín na oboch stranách. V skutočnom procese merania však referenčná rovina často nie je na rozhraní nameraného objektu, ale vo vnútri analyzátora vektorovej siete. V procese merania sa vyskytnú veľké chyby, takže je potrebné kalibrovať referenčnú rovinu a prejsť kalibráciou. , Referenčná rovina sa presunie na dva konce nameraného objektu, aby sa odstránila systémová chyba; v skutočnosti, proces eliminácie chýb je proces matematickej prevádzky, a skutočný výsledok merania je vlastnosť, ktorá nemá nič spoločného s nameraným objektom skutočný charakteristický vektor Je tvorený vektorovej superpozície, takže ak viete, charakteristický vektor, ktorý nemá nič spoločného s nameraným objektom, je ľahké odstrániť túto časť chyby a výsledkom po odstránení irelevantných faktorov je skutočný výsledok merania.
Existujú dve bežne používané metódy kalibrácie vektorového sieťového analyzátora (VNA), kalibrácie SOLT
Kalibrácia TRL. Úplný anglický názov SOLT je skratová prevodovka s otvoreným zaťažením, čo znamená metódy kalibrácie skratu, otvoreného okruhu, zaťaženia a prevodovky. Celý anglický názov TRL je Transmission Reflection Line, čo je kalibračná metóda priamych, odrazových a prenosových vedení. Špecifické výhody a nevýhody sú uvedené v nasledujúcej tabuľke:
Porovnaním charakteristík týchto dvoch kalibračných metód sa pri výskume tohto predmetu
Kalibračná metóda TRL s vysokým stupňom presnosti. Kalibračná metóda TRL je relatívne jednoduchá pre kalibračný proces analyzátora vektorovej siete. Špecifický proces má tri kroky: priama kalibrácia pripojenia, kalibrácia pripojenia odrazu a kalibrácia pripojenia oddialenie linky. Tieto tri kroky sú rôzne spôsoby pripojenia, ktoré budú kalibrované jeden po druhom bez rozdielu. Špecifický kalibračný proces je takýto:
(1) Prostredníctvom kalibrácie pripojenia (Thru): V skutočnosti je to priame pripojenie portu 1 a portu 2 referenčnej roviny a potom vykonať meranie, ako je znázornené na nasledujúcom obrázku:
(2) Odzrkadľovať kalibráciu spojenia (odrážať): Vyžaduje sa pridať zaťaženie s veľkým odrazovým koeficientom v strede referenčnej roviny. Najjednoduchším spôsobom je priame odpojenie dvoch referenčných rovín, ako je znázornené na nasledujúcom obrázku:
(3) Kalibrácia pripojenia meškajúceho vedenia (čiara): Meranie vykonajte pripojením prenosového vedenia zodpovedajúceho impedancii testovaného objektu medzi dvoma referenčnými rovinami, ako je znázornené na nasledujúcom obrázku:
Po týchto troch krokoch kalibrácie sa môže vypočítať chyba stredného chybového poľa dvoch meracích rovín a skutočný výsledok testu testovaného objektu možno získať vykonaním matematických operácií s pôvodnými výsledkami testu.
Konštrukcia skúšobného upínacieho prípravku
Kľúčom k návrhu skúšobného upínacieho zariadenia je výber novej štruktúry prenosového vedenia dosky PCB a nastavenie diferenciálnej impedancie.
Nastaviť. Štruktúra prenosového vedenia PCB sa skladá hlavne z mikropstripovej linky, pásovej linky a coplanar riadenej vlny. Podľa opisu týchto štrukturálnych charakteristík v kapitole 2,
zistilo sa, že pásová linka je veľmi vhodná na použitie pri teste vysokorýchlostných výskumných objektov bez ohľadu na rozloženie magnetického poľa, kontrolu impedancie alebo jej schopnosť proti rušeniu.
Pri výskume predmetu sa pásová konštrukcia vyberie ako prenosové vedenie na doske PCB skúšobného upínacieho zariadenia.
V minulosti sa na výpočet impedancie pásovej línie často do empirického vzorca na výpočet dostali základné parametre, ako sú vlastnosti materiálu, hrúbka a šírka čiary, ale empirický vzorec nie je veľmi presný,
a to bolo vypočítané.
Tento proces je veľmi zložitý a náchylný k chybe. Vzhľadom k tomu, Polar Company začala klasický impedancie výpočtový softvér Polar SI9000, impedancia výpočtový proces a ťažkopádnosť boli výrazne znížené,
takže tento softvér sa používa na výpočet pásovej impedancie design. Podľa prenosových charakteristík elektrického konektora USB 3.1 typu C je diferenciálna impedancia prenosového vedenia 100Ω a impedancia s jedným zakončovaným je 50Ω. Podľa tohto predpokladu sa prostredníctvom softvéru získajú rôzne hodnoty parametrov pásovej linky, ako je uvedené v nasledujúcej tabuľke.
V skutočnom teste stačí pripojiť konektory samcov a samíc a pripojiť ich k analyzátoru vektorovej siete prostredníctvom SMA.
Analýza údajov o výsledkoch testov
Pripojte elektrický konektor USB 3.1 typu C, skúšobný upínací a vektorový sieťový analyzátor, ako je znázornené na obrázku 5-9, a potom otestujte príslušné parametre elektrického konektora a po analýze nameraných výsledkov vyberte na podrobnú analýzu jeden pár diferenciálnych párov. Obrázok 5-11 je porovnanie medzi nameraným impedanciou charakteristiky TDR diferenciálneho páru a výsledkami simulácie, obrázok 5-12, obrázok 5-13, obrázok 5-14, obrázok 5-15 Je to porovnávacia tabuľka nameraných parametrov S a simulovaných parametrov S.
Podľa vyššie uvedenej porovnávacej analýzy sa zistilo, že výsledky testov a výsledky simulácie sa úplne neprekrývajú a vždy existuje určitý stupeň chyby.
Výsledky testov sa vždy zdajú mať horší výkon v porovnaní s výsledkami simulácie, ale bez ohľadu na to, ktorý parameter výsledok je v porovnaní, Možno nájsť, že krivka trend výsledku testu je vždy v súlade s trendom testovacej krivky výsledku simulácie, a nie je tam žiadna významná fluktuácia.
Príčiny chyby sa analyzujú takto:
(1) Nesprávna ľudská prevádzka a environmentálne faktory, chyby spôsobené týmito faktormi nemožno úplne odstrániť, ale chyby možno znížiť štandardnou prevádzkou a výberom vhodného testovacieho prostredia.
(2) V elektromagnetickom simulačnom softvéri je model veľmi čistý a nezdá sa byť poškodený alebo zárezový, ale elektrický konektor v skutočnom teste sa získava podrobným spracovaním a montážou.
Vo výrobnom procese, tam bude nevyhnutne nejaké chyby vo veľkosti prenosového vedenia elektrického konektora, a pin nemôže byť úplne hladký. Počas montáže môže existovať opotrebovanie a poškriabaniu na každej časti.
Tieto zdanlivo menšie problémy sa prejavia v procese vysokorýchlostného prenosu signálu.
(3) Podobne má určitý vplyv aj problém elektrických spojových materiálov. V simulačnom softvéri sa vyžaduje, aby materiály každej časti konštrukcie bodového konektora boli jednotné a vlastnosti materiálov sú tiež nastavené ako konštanty, ale pri skutočnom testovaní vybraný elektrický konektor nemôže dosiahnuť úplne rovnomerné rozloženie materiálov, ani vlastnosti materiálu nemôžu zostať počas testu nezmenené.
Tieto zmeny tiež spôsobia chyby vo výsledkoch testu.
Ani tieto malé chyby neovplyvnia dôveryhodnosť verifikačnú simuláciu a uskutočniteľnosť optimalizácie elektrických konektorov. Preto na základe analýzy výsledkov sú výsledky simulácie elektromagnetického simulačného softvéru HFSS použitého v tejto téme pravdivé a spoľahlivé pri navrhovaní vysokorýchlostných elektrických konektorov a optimalizácia tohto elektrického konektora musí spĺňať požiadavky jeho konštrukčnej prenosovej rýchlosti.
Vitajte na našich webových stránkach:www.kabasi-connector.com
alebo môžeteKontakts nami priamo.
