Thiết bị kiểm tra
Việc kiểm tra tính toàn vẹn của tín hiệu cũng giống như tính toán mô phỏng, cả hai đều cần được phân tích trong cả miền thời gian và miền tần số; kiểm tra tính toàn vẹn tín hiệu của đầu nối điện trong miền thời gian chủ yếu sử dụng máy đo phản xạ miền thời gian.
(TDR) để kiểm tra sự thay đổi của trở kháng đặc tính của đầu nối điện, kết quả thử nghiệm sẽ được hiển thị trên màn hình của máy đo phản xạ miền thời gian (TDR) dưới dạng đường cong. Công cụ kiểm tra được sử dụng để phân tích tính toàn vẹn của tín hiệu trong miền tần số là máy phân tích mạng vectơ (TTXVN). Chức năng chính của máy phân tích mạng vectơ (VNA) là kiểm tra các thông số S của đa dây dẫn trong đầu nối điện. Với sự cải tiến của thiết bị, một phần của nó cũng có thể kiểm tra giá trị trở kháng đặc tính trong miền thời gian. Do đó, so với dải đo của hai thiết bị này, thấy rằng máy phân tích mạng véc tơ (VNA) có phạm vi ứng dụng rộng hơn, đặc biệt là sau khi thêm phép thử trở kháng đặc tính, hoàn toàn có thể sử dụng thiết bị này để hoàn thành đầu nối điện Kiểm tra tính toàn vẹn của tín hiệu; do đó, chúng ta hãy nói về máy phân tích mạng vector (TTXVN) hôm nay để kiểm tra các thông số liên quan về tính toàn vẹn của tín hiệu của đầu nối điện USB 3.1 Loại C.
Trong quá trình kiểm tra tính toàn vẹn tín hiệu của đầu nối điện, ngoài việc lựa chọn dụng cụ đo thích hợp, phương pháp kết nối và lựa chọn dây kết nối cũng sẽ có tác động rất lớn đến việc đo lường đầu nối. Khi thử nghiệm hệ thống kết nối tốc độ thấp, người ta thường chọn kết nối trực tiếp hệ thống cần thử nghiệm với thiết bị đo thông qua dây dẫn và dây dẫn thử nghiệm để thử nghiệm. Các phương pháp kết nối như vậy có thể được nhìn thấy ở khắp mọi nơi, chẳng hạn như quá trình thử nghiệm của đồng hồ vạn năng, phương pháp kết nối của máy hiện sóng, v.v. Phương pháp thử nghiệm như vậy sẽ không có tác động lớn đến kết quả khi đo tín hiệu điện trên hệ thống tốc độ thấp, nhưng nó khác ở thời đại tốc độ cao Trong hệ thống truyền tốc độ cao, chẳng hạn như truyền tín hiệu trong đầu nối điện tốc độ cao, những thay đổi nhỏ về cấu trúc ở phần tiếp xúc sẽ có tác động rất lớn đến việc truyền tín hiệu tốc độ cao , đặc biệt là gây ra sự gián đoạn trong trở kháng và tăng phản xạ. Do đó, việc lựa chọn đường kết nối và chế độ kết nối có ảnh hưởng rất quan trọng đến tính toàn vẹn tín hiệu của đầu nối điểm kiểm tra. Phương pháp đo hiện tại chủ yếu sử dụng đầu nối SMA tần số vô tuyến chuyên dụng để kết nối đầu nối điện USB 3.1 Loại C và bộ phân tích mạng vectơ (TTXVN). SMA thực chất là một đầu nối, tên tiếng Anh của nó là Sub-Miniature-A hay còn gọi là đầu nối đồng trục RF dòng SMA. Đầu nối đồng trục SMA là một loại phát hiện tín hiệu vi sóng thường được sử dụng trong phạm vi 26,5GHz. Cấu trúc của nó cũng được chia thành nam và nữ. Cấu tạo của phần đầu nối chủ yếu là phần tiếp xúc trung tâm để truyền tín hiệu, thực hiện che chắn và Phần bọc cách điện và phần đỡ và phần tiếp xúc bên ngoài thực hiện kết nối đầu đực và đầu cái. Nói chung, đầu nối đực nằm trên đường dây đồng trục và đầu nối cái nằm trên thiết bị hoặc dụng cụ. Đầu nam và đầu nữ được kết nối thông qua một cấu trúc ren, ổn định hơn.
Sự hiệu chỉnh thiết bị, dụng cụ
Trong thí nghiệm kiểm tra, độ chính xác của dữ liệu đo liên quan trực tiếp đến độ chính xác của đối tượng cần kiểm tra và độ tin cậy của quá trình kiểm tra. Vì vậy, để đảm bảo độ chính xác và độ tin cậy của kết quả đo, cần hiệu chỉnh thiết bị thí nghiệm trước khi thí nghiệm để tránh sai lệch đo lường của thiết bị trong quá trình sử dụng lâu dài, thậm chí sai lệch lớn, sẽ làm công việc thử nghiệm. Mang lại nhiều bất trắc. Vì vậy, để đảm bảo tính chính xác, trung thực và hợp lệ của dữ liệu thử nghiệm, cần phải hiệu chuẩn dụng cụ thử nghiệm. Thiết bị kiểm tra mà chúng tôi chọn là máy phân tích mạng vector (VNA), đầu nối SMA và bộ cố định kiểm tra do chính chúng tôi thiết kế. Do đó, máy phân tích mạng vector (VNA) phải được hiệu chỉnh trước khi tiến hành thử nghiệm. Vì phương pháp kiểm tra của máy phân tích mạng (VNA) được thực hiện trong miền tần số nên nó không quan tâm đến cấu trúc bên trong của đối tượng được kiểm tra trong quá trình kiểm tra và chỉ cần lấy các thông số liên quan của mặt phẳng chuẩn trên cả hai các mặt. Tuy nhiên, trong quá trình đo thực tế, mặt phẳng chuẩn thường không nằm ở giao diện của đối tượng được đo mà nằm bên trong bộ phân tích mạng vectơ. Sẽ có sai số lớn trong quá trình đo, do đó cần phải hiệu chỉnh mặt phẳng chuẩn và thông qua hiệu chuẩn. , Mặt phẳng chuẩn được di chuyển đến hai đầu của đối tượng đo để loại bỏ sai số hệ thống; trên thực tế, quá trình loại bỏ sai số là một quá trình hoạt động toán học, và kết quả đo thực tế là đặc tính không liên quan gì đến vectơ đặc trưng thực tế của đối tượng được đo. vector không liên quan gì đến đối tượng đo, ta dễ dàng loại bỏ phần sai số này, và kết quả sau khi loại bỏ các yếu tố không liên quan là kết quả đo thực.
Có hai phương pháp thường được sử dụng để hiệu chuẩn máy phân tích mạng vectơ (VNA), hiệu chuẩn SOLT và
Hiệu chuẩn TRL. Tên tiếng Anh đầy đủ của SOLT là Short Open Load Transmission, có nghĩa là phương pháp hiệu chỉnh ngắn mạch, hở mạch, tải và truyền tải. Tên tiếng Anh đầy đủ của TRL là Transmission Reflection Line, là phương pháp hiệu chỉnh đường truyền thẳng, phản xạ và đường truyền. Các ưu nhược điểm cụ thể được thể hiện trong bảng sau:
Bằng cách so sánh các đặc điểm của hai phương pháp hiệu chuẩn, trong nghiên cứu của môn học này, hạn chế
Phương pháp hiệu chuẩn TRL với độ chính xác cao. Phương pháp hiệu chuẩn TRL tương đối đơn giản đối với quá trình hiệu chuẩn của máy phân tích mạng vector. Quy trình cụ thể có ba bước: hiệu chuẩn kết nối thẳng, hiệu chuẩn kết nối phản xạ và hiệu chuẩn kết nối đường trễ. Ba bước này là các phương pháp kết nối khác nhau sẽ được hiệu chỉnh từng bước một mà không có sự khác biệt. Quy trình hiệu chuẩn cụ thể như sau:
(1) Hiệu chuẩn kết nối Thru (Thru): Trên thực tế, nó là kết nối trực tiếp cổng 1 và cổng 2 của mặt phẳng tham chiếu, sau đó thực hiện phép đo, như thể hiện trong hình sau:
(2) Hiệu chỉnh kết nối phản xạ (Reflect): Yêu cầu thêm tải có hệ số phản xạ lớn vào giữa mặt phẳng tham chiếu. Cách dễ nhất là ngắt kết nối trực tiếp hai mặt phẳng tham chiếu, như thể hiện trong hình sau:
(3) Hiệu chuẩn kết nối đường trễ (Đường dây): Thực hiện phép đo bằng cách kết nối đường truyền phù hợp với trở kháng của đối tượng được thử nghiệm giữa hai mặt phẳng chuẩn, như thể hiện trong hình sau:
Sau ba bước hiệu chuẩn này, có thể tính được sai số của hộp sai số giữa của hai mặt phẳng đo và có thể thu được kết quả thử nghiệm thực tế của đối tượng được thử nghiệm bằng cách thực hiện các phép toán với kết quả thử nghiệm ban đầu.
Thiết kế vật cố định thử nghiệm
Chìa khóa trong thiết kế của bộ gá kiểm tra là sự lựa chọn cấu trúc mới của đường truyền bảng PCB và thiết lập trở kháng vi sai.
Bộ. Cấu trúc của đường truyền PCB chủ yếu bao gồm đường microstrip, đường dải và sóng dẫn hướng đồng phẳng. Theo mô tả về các đặc điểm cấu trúc này trong Chương 2,
người ta thấy rằng dòng dải rất thích hợp để sử dụng trong thử nghiệm các đối tượng nghiên cứu tốc độ cao, bất kể phân bố từ trường, kiểm soát trở kháng hay khả năng chống nhiễu của nó.
Trong nghiên cứu của đề tài, cấu trúc dải được chọn làm đường truyền trên bảng mạch PCB của bộ cố định thử nghiệm.
Trước đây, để tính toán trở kháng đường dải, các thông số cơ bản như đặc tính vật liệu, độ dày, chiều rộng đường thường được đưa vào công thức thực nghiệm để tính toán, nhưng công thức thực nghiệm không chính xác lắm,
và nó đã được tính toán.
Quá trình này rất phức tạp và dễ xảy ra lỗi. Kể từ khi Công ty Polar tung ra phần mềm tính toán trở kháng cổ điển Polar SI9000, quá trình tính toán trở kháng và sự rườm rà đã được giảm thiểu đáng kể,
vì vậy phần mềm này được sử dụng để tính toán thiết kế trở kháng dải. Theo đặc tính truyền dẫn của đầu nối điện USB 3.1 Loại C, trở kháng vi sai của đường truyền là 100Ω và trở kháng một đầu là 50Ω. Theo tiền đề này, các giá trị tham số khác nhau của đường dải được thu thập thông qua phần mềm, như thể hiện trong bảng sau.
Trong thử nghiệm thực tế, bạn chỉ cần kết nối các đầu nối nam và nữ và kết nối chúng với bộ phân tích mạng vector thông qua SMA.
Phân tích dữ liệu kết quả thử nghiệm
Kết nối đầu nối điện USB 3.1 Loại C, bộ cố định thử nghiệm và bộ phân tích mạng vectơ như trong Hình 5-9, sau đó kiểm tra các thông số liên quan của đầu nối điện và sau khi phân tích kết quả đo được, hãy chọn Một cặp cặp vi sai được sử dụng để phân tích chi tiết. Hình 5-11 là bảng so sánh giữa trở kháng đặc tính TDR đo được của cặp vi sai và kết quả mô phỏng, Hình 5-12, Hình 5-13, Hình 5-14, Hình 5-15 Đó là biểu đồ so sánh các thông số S đo được và các tham số S mô phỏng.
Theo phân tích so sánh trên ta thấy rằng kết quả thử nghiệm và kết quả mô phỏng không hoàn toàn trùng lặp, và luôn có một mức độ sai số nhất định.
Kết quả thử nghiệm luôn có vẻ có hiệu suất kém hơn so với kết quả mô phỏng, nhưng cho dù so sánh kết quả với tham số nào, thì có thể thấy rằng xu hướng đường cong của kết quả thử nghiệm luôn phù hợp với xu hướng đường cong thử nghiệm của kết quả mô phỏng, và không có biến động đáng kể.
Nguyên nhân của lỗi được phân tích như sau:
(1) Vận hành không đúng cách của con người và các yếu tố môi trường, các lỗi do các yếu tố này gây ra không thể được loại bỏ hoàn toàn, nhưng các lỗi có thể được giảm bớt bằng cách vận hành tiêu chuẩn và lựa chọn môi trường thử nghiệm thích hợp.
(2) Trong phần mềm mô phỏng điện từ, mô hình rất gọn gàng và không có vẻ bị hư hỏng hay vết khía, nhưng đầu nối điện trong thử nghiệm thực tế có được thông qua quá trình xử lý và lắp ráp từng bước.
Trong quá trình sản xuất chắc chắn sẽ không tránh khỏi một số sai sót về kích thước đường truyền của đầu nối điện, Pin không thể trơn tru tuyệt đối. Trong quá trình lắp ráp, mỗi bộ phận có thể bị mòn và trầy xước.
Những vấn đề tưởng chừng như nhỏ nhặt này sẽ được phản ánh trong quá trình truyền tín hiệu tốc độ cao.
(3) Tương tự, vấn đề vật liệu nối điện cũng có ảnh hưởng nhất định. Trong phần mềm mô phỏng, các vật liệu của từng bộ phận của cấu trúc đầu nối điểm được yêu cầu phải đồng nhất và các đặc tính của vật liệu cũng được đặt dưới dạng hằng số, nhưng trong thử nghiệm thực tế, đầu nối điện được chọn không thể đạt được sự phân bố vật liệu hoàn toàn đồng đều, cũng không thể thay đổi các đặc tính của vật liệu trong quá trình thử nghiệm.
Những thay đổi này cũng sẽ gây ra sai sót trong kết quả thử nghiệm.
Ngay cả những lỗi nhỏ này sẽ không ảnh hưởng đến độ tin cậy của mô phỏng xác minh và tính khả thi của việc tối ưu hóa đầu nối điện. Do đó, trên cơ sở phân tích kết quả, kết quả mô phỏng của phần mềm mô phỏng điện từ HFSS được sử dụng trong đề tài này là đúng và đáng tin cậy trong thiết kế đầu nối điện tốc độ cao, và việc tối ưu hóa đầu nối điện này phải đáp ứng các yêu cầu của nó. tốc độ truyền thiết kế.
Chào mừng bạn đến thăm trang web của chúng tôi:www.kabasi-connector.com
hoặc bạn có thểtiếp xúcvới chúng tôi trực tiếp.
