जांच उपकरण
सिग्नल अखंडता की परीक्षा सिमुलेशन गणना के समान है, दोनों को समय डोमेन और आवृत्ति डोमेन दोनों में विश्लेषण करने की आवश्यकता है; समय क्षेत्र में विद्युत कनेक्टर का संकेत अखंडता परीक्षण मुख्य रूप से समय डोमेन परावर्तक का उपयोग करता है।
(टीडीआर) विद्युत संबंधक की विशेषता प्रतिबाधा के परिवर्तन का परीक्षण करने के लिए, परीक्षण परिणाम समय डोमेन परावर्तकमीटर (TDR) के रूप में एक वक्र के रूप में प्रदर्शित किया जाएगा। आवृत्ति डोमेन में सिग्नल अखंडता विश्लेषण के लिए उपयोग किया जाने वाला परीक्षण उपकरण वेक्टर नेटवर्क विश्लेषक (VNA) है। वेक्टर नेटवर्क विश्लेषक (VNA) का मुख्य कार्य विद्युत कनेक्टर में बहु-कंडक्टर के एस मापदंडों का परीक्षण करना है। साधन के सुधार के साथ, इसका हिस्सा समय डोमेन में विशेषता प्रतिबाधा मूल्य का भी परीक्षण कर सकता है। इसलिए, इन दो उपकरणों की परीक्षण रेंज की तुलना में, यह पाया गया है कि वेक्टर नेटवर्क विश्लेषक (VNA) में व्यापक रूप से अनुप्रयोग हैं, विशेष रूप से विशेषता प्रतिबाधा परीक्षण को जोड़ने के बाद, इस उपकरण का उपयोग करना पूरी तरह से संभव है विद्युत कनेक्टर सिग्नल अखंडता परीक्षण; इसलिए, आइए आज USB 3.1 प्रकार C इलेक्ट्रिकल कनेक्टर की सिग्नल अखंडता के संबंधित मापदंडों का परीक्षण करने के लिए वेक्टर नेटवर्क विश्लेषक (VNA) के बारे में बात करें।
विद्युत कनेक्टरों के सिग्नल अखंडता परीक्षण की प्रक्रिया में, उपयुक्त माप उपकरणों का चयन करने के अलावा, कनेक्शन विधि और कनेक्टिंग तारों की पसंद भी कनेक्टर के माप पर भारी प्रभाव डालेगी। कम गति वाली कनेक्शन प्रणाली का परीक्षण करते समय, आमतौर पर परीक्षण को एक तार के माध्यम से मापने वाले उपकरण के साथ परीक्षण के तहत सीधे जोड़ने के लिए चुना जाता है और परीक्षण के लिए एक परीक्षण का नेतृत्व होता है। इस तरह के कनेक्शन तरीकों को हर जगह देखा जा सकता है, जैसे कि मल्टीमीटर की परीक्षण प्रक्रिया, एक आस्टसीलस्कप की कनेक्शन विधि, आदि। ऐसी परीक्षण विधि का परिणाम पर बहुत प्रभाव नहीं पड़ेगा, जब कम गति वाली प्रणाली पर विद्युत संकेतों को मापा जाता है, लेकिन यह उच्च-गति वाले युग में भिन्न है एक उच्च-गति संचरण प्रणाली में, जैसे उच्च-गति वाले विद्युत कनेक्टर में सिग्नल ट्रांसमिशन, संपर्क भाग में छोटे संरचनात्मक परिवर्तनों का उच्च-गति वाले संकेतों के प्रसारण पर भारी प्रभाव पड़ेगा। , विशेष रूप से प्रतिबाधा और बढ़ती प्रतिबिंब में असंतोष का कारण। इसलिए, कनेक्शन बिंदु और कनेक्शन मोड की पसंद का परीक्षण बिंदु कनेक्टर की सिग्नल अखंडता पर बहुत महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। वर्तमान माप पद्धति मुख्य रूप से यूएसबी 3.1 टाइप सी विद्युत कनेक्टर और वेक्टर नेटवर्क विश्लेषक (वीएनए) को जोड़ने के लिए एक समर्पित रेडियो आवृत्ति एसएमए कनेक्टर का उपयोग करती है। एसएमए वास्तव में एक कनेक्टर है, इसका अंग्रेजी नाम सब-मिनिएचर-ए है, जिसे एसएमए श्रृंखला आरएफ समाक्षीय कनेक्टर के रूप में भी जाना जाता है। SMA समाक्षीय संबंधक एक तरह का माइक्रोवेव सिग्नल डिटेक्शन है जो आमतौर पर 26.5GHz के भीतर उपयोग किया जाता है। इसकी संरचना भी पुरुष और महिला में विभाजित है। कनेक्टर पार्ट की संरचना मुख्य रूप से सिग्नल ट्रांसमिशन के लिए केंद्रीय संपर्क हिस्सा है, परिरक्षण और द इंसुलेटिंग रैपिंग और सपोर्टिंग पार्ट और बाहरी संपर्क भाग जो पुरुष और महिला प्रमुखों के कनेक्शन का एहसास कराता है। आम तौर पर, पुरुष संबंधक समाक्षीय रेखा पर होता है, और महिला कनेक्टर उपकरण या उपकरण पर होता है। पुरुष और महिला सिर एक थ्रेडेड संरचना के माध्यम से जुड़े हुए हैं, जो अधिक स्थिर है।
साधन अंशांकन
परीक्षण प्रयोग में, माप डेटा की सटीकता का परीक्षण की जाने वाली वस्तु की सटीकता और परीक्षण प्रक्रिया की विश्वसनीयता से सीधा संबंध है। इसलिए, माप परिणामों की सटीकता और विश्वसनीयता सुनिश्चित करने के लिए, लंबी अवधि के उपयोग में उपकरणों के माप विचलन, और यहां तक कि बड़े विचलन से बचने के लिए प्रयोगात्मक परीक्षण से पहले परीक्षण उपकरण को जांचना आवश्यक है, जो बना देगा परीक्षण कार्य। बहुत अनिश्चितता लाया। इसलिए, परीक्षण डेटा की सटीकता, सत्यता और वैधता सुनिश्चित करने के लिए, परीक्षण उपकरण को जांचना आवश्यक है। हमारे द्वारा चुना गया परीक्षण उपकरण एक सदिश नेटवर्क विश्लेषक (VNA), SMA कनेक्टर और स्वयं द्वारा डिज़ाइन किया गया एक परीक्षण स्थिरता है। इसलिए, वेक्टर नेटवर्क विश्लेषक (VNA) को परीक्षण के साथ आगे बढ़ने से पहले कैलिब्रेट किया जाना चाहिए। चूंकि नेटवर्क विश्लेषक (VNA) की परीक्षण विधि आवृत्ति डोमेन में की जाती है, इसलिए यह परीक्षण के दौरान परीक्षण के तहत वस्तु की आंतरिक संरचना की परवाह नहीं करता है, और केवल दोनों पर संदर्भ विमानों के प्रासंगिक मापदंडों को प्राप्त करने की आवश्यकता है पक्षों। हालांकि, वास्तविक माप प्रक्रिया में, संदर्भ विमान अक्सर मापा वस्तु के इंटरफ़ेस पर नहीं होता है, लेकिन वेक्टर नेटवर्क विश्लेषक के अंदर होता है। माप प्रक्रिया में बड़ी त्रुटियां होंगी, इसलिए संदर्भ विमान को कैलिब्रेट करना और अंशांकन पास करना आवश्यक है। , सिस्टम त्रुटि को खत्म करने के लिए संदर्भ विमान को मापा वस्तु के दो छोरों पर ले जाया जाता है; वास्तव में, त्रुटि उन्मूलन की प्रक्रिया गणितीय ऑपरेशन की एक प्रक्रिया है, और वास्तविक माप परिणाम वह विशेषता है जिसका मापा वस्तु की वास्तविक विशेषता वेक्टर से कोई लेना-देना नहीं है यह वेक्टर सुपरपोजिशन द्वारा बनाई गई है, इसलिए जब तक आप विशेषता जानते हैं सदिश जिसका मापा वस्तु से कोई लेना-देना नहीं है, त्रुटि के इस भाग को समाप्त करना आसान है, और अप्रासंगिक कारकों को समाप्त करने के बाद परिणाम वास्तविक माप परिणाम है।
वेक्टर नेटवर्क विश्लेषक (VNA) अंशांकन, SOLT अंशांकन और के लिए आमतौर पर उपयोग की जाने वाली दो विधियां हैं
टीआरएल अंशांकन। SOLT का पूर्ण अंग्रेजी नाम शॉर्ट ओपन लोड ट्रांसमिशन है, जिसका अर्थ है शॉर्ट सर्किट, ओपन सर्किट, लोड और ट्रांसमिशन कैलिब्रेशन के तरीके। टीआरएल का पूर्ण अंग्रेजी नाम ट्रांसमिशन रिफ्लेक्शन लाइन है, जो स्ट्रेट-थ्रू, रिफ्लेक्शन और ट्रांसमिशन लाइनों का अंशांकन तरीका है। निम्नलिखित तालिका में विशिष्ट फायदे और नुकसान दिखाए गए हैं:
इस विषय के अनुसंधान में दो अंशांकन विधियों की विशेषताओं की तुलना करके, प्रतिबंधित
उच्च सटीकता के साथ टीआरएल अंशांकन विधि। टीआरएल अंशांकन विधि वेक्टर नेटवर्क विश्लेषक की अंशांकन प्रक्रिया के लिए अपेक्षाकृत सरल है। विशिष्ट प्रक्रिया के तीन चरण हैं: सीधे-कनेक्शन कनेक्शन अंशांकन, प्रतिबिंब कनेक्शन अंशांकन और विलंब लाइन कनेक्शन अंशांकन। ये तीन चरण अलग-अलग कनेक्शन विधियां हैं जिन्हें एक-एक करके बिना किसी अंतर के कैलिब्रेट किया जाएगा। विशिष्ट अंशांकन प्रक्रिया इस प्रकार है:
(1) थ्रू कनेक्शन अंशांकन (थ्रू): वास्तव में, यह सीधे संदर्भ विमान के पोर्ट 1 और पोर्ट 2 को जोड़ने के लिए है, और फिर माप प्रदर्शन करते हैं, जैसा कि निम्नलिखित आंकड़े में दिखाया गया है:
(2) परावर्तन कनेक्शन अंशांकन (परावर्तन): संदर्भ विमान के बीच में एक बड़े प्रतिबिंब गुणांक के साथ लोड जोड़ना आवश्यक है। सबसे आसान तरीका दो संदर्भ विमानों को सीधे काटना है, जैसा कि निम्नलिखित आंकड़े में दिखाया गया है:
(3) विलंब रेखा कनेक्शन अंशांकन (लाइन): दो संदर्भ विमानों के बीच परीक्षण के तहत वस्तु के प्रतिबाधा से मेल खाते ट्रांसमिशन लाइन को जोड़कर माप प्रदर्शन करें, जैसा कि निम्नलिखित आंकड़े में दिखाया गया है:
अंशांकन के इन तीन चरणों के बाद, दो माप विमानों के मध्य त्रुटि बॉक्स की त्रुटि की गणना की जा सकती है, और परीक्षण किए गए ऑब्जेक्ट का वास्तविक परीक्षण परिणाम मूल परीक्षण परिणामों के साथ गणितीय संचालन करके प्राप्त किया जा सकता है।
परीक्षण स्थिरता का डिजाइन
परीक्षण स्थिरता के डिजाइन की कुंजी पीसीबी बोर्ड ट्रांसमिशन लाइन की नई संरचना और अंतर प्रतिबाधा की स्थापना का विकल्प है।
सेट। पीसीबी ट्रांसमिशन लाइन की संरचना मुख्य रूप से माइक्रोस्ट्रिप लाइन, स्ट्रिप लाइन और कोपलानर गाइडेड वेव से बना है। अध्याय 2 में इन संरचनात्मक विशेषताओं के वर्णन के अनुसार,
यह पाया गया कि स्ट्रिप लाइन उच्च गति वाले अनुसंधान वस्तुओं के परीक्षण में उपयोग के लिए बहुत उपयुक्त है, चाहे इसका चुंबकीय क्षेत्र वितरण, प्रतिबाधा नियंत्रण या इसके विरोधी हस्तक्षेप की क्षमता हो।
विषय के अनुसंधान में, स्ट्रिपलाइन संरचना को परीक्षण स्थिरता के पीसीबी बोर्ड पर ट्रांसमिशन लाइन के रूप में चुना जाता है।
अतीत में, स्ट्रिपलाइन प्रतिबाधा की गणना के लिए, बुनियादी गुण जैसे भौतिक गुण, मोटाई और रेखा की चौड़ाई को अक्सर गणना के लिए अनुभवजन्य सूत्र में लाया जाता था, लेकिन अनुभवजन्य सूत्र बहुत सटीक नहीं है,
और इसकी गणना की गई है।
प्रक्रिया बहुत जटिल और त्रुटि-प्रवण है। चूंकि पोलर कंपनी ने क्लासिक प्रतिबाधा गणना सॉफ्टवेयर पोलर SI9000 लॉन्च किया था, इसलिए प्रतिबाधा गणना प्रक्रिया और बोझिलता बहुत कम हो गई है,
इसलिए इस सॉफ्टवेयर का उपयोग स्ट्रिपलाइन प्रतिबाधा डिजाइन की गणना के लिए किया जाता है। यूएसबी 3.1 टाइप सी इलेक्ट्रिकल कनेक्टर की ट्रांसमिशन विशेषताओं के अनुसार, ट्रांसमिशन लाइन का अंतर प्रतिबाधा 100Ω है, और एकल-समाप्त प्रतिबाधा 50Ω है। इस आधार के तहत, पट्टी लाइन के विभिन्न पैरामीटर मान सॉफ्टवेयर के माध्यम से प्राप्त किए जाते हैं, जैसा कि निम्नलिखित तालिका में दिखाया गया है।
वास्तविक परीक्षण में, आपको केवल पुरुष और महिला कनेक्टर को कनेक्ट करने और एसएमए के माध्यम से वेक्टर नेटवर्क विश्लेषक से कनेक्ट करने की आवश्यकता है।
परीक्षण के परिणामों का डेटा विश्लेषण
चित्र 3.19 में दिखाए अनुसार USB 3.1 प्रकार C विद्युत कनेक्टर, परीक्षण स्थिरता, और वेक्टर नेटवर्क विश्लेषक कनेक्ट करें, और फिर विद्युत कनेक्टर के प्रासंगिक मापदंडों का परीक्षण करें, और मापा परिणामों का विश्लेषण करने के बाद, अंतर जोड़ी के एक जोड़े का उपयोग किया जाता है। विस्तृत विश्लेषण के लिए। चित्रा 5-11 अंतर जोड़ी की TDR विशेषता प्रतिबाधा और सिमुलेशन परिणाम के बीच तुलना है, चित्र 5-12, चित्र 5-13, चित्र 5-14, चित्र 5-15 यह मापा एस मापदंडों का एक तुलना चार्ट है और नकली एस मापदंडों।
उपरोक्त तुलनात्मक विश्लेषण के अनुसार, यह पाया गया है कि परीक्षण के परिणाम और सिमुलेशन परिणाम पूरी तरह से ओवरलैप नहीं होते हैं, और हमेशा एक निश्चित डिग्री त्रुटि होती है।
परीक्षा परिणाम हमेशा सिमुलेशन परिणामों की तुलना में खराब प्रदर्शन के लिए दिखाई देते हैं, लेकिन कोई फर्क नहीं पड़ता कि किस पैरामीटर परिणाम की तुलना की जाती है, यह पाया जा सकता है कि परीक्षा परिणाम की वक्र प्रवृत्ति हमेशा सिमुलेशन परिणाम के परीक्षण वक्र प्रवृत्ति के अनुरूप होती है, और कोई महत्वपूर्ण उतार-चढ़ाव नहीं है।
त्रुटि के कारणों का विश्लेषण इस प्रकार है:
(1) मानव संचालन और पर्यावरणीय कारकों में सुधार, इन कारकों के कारण होने वाली त्रुटियों को पूरी तरह से समाप्त नहीं किया जा सकता है, लेकिन मानक संचालन और एक उपयुक्त परीक्षण वातावरण के चयन से त्रुटियों को कम किया जा सकता है।
(2) इलेक्ट्रोमैग्नेटिक सिमुलेशन सॉफ्टवेयर में, मॉडल बहुत साफ-सुथरा है और क्षतिग्रस्त या नोकदार नहीं दिखता है, लेकिन वास्तविक परीक्षण में विद्युत कनेक्टर को चरण-दर-चरण प्रसंस्करण और असेंबली के माध्यम से प्राप्त किया जाता है।
उत्पादन प्रक्रिया में, अनिवार्य रूप से विद्युत कनेक्टर की ट्रांसमिशन लाइन के आकार में कुछ त्रुटियां होंगी, और पिन बिल्कुल चिकनी नहीं हो सकती। विधानसभा प्रक्रिया के दौरान, प्रत्येक भाग पर पहनने और खरोंच मौजूद हो सकते हैं।
ये प्रतीत होता है कि छोटी समस्याएं उच्च गति सिग्नल ट्रांसमिशन प्रक्रिया में परिलक्षित होंगी।
(३) इसी प्रकार, विद्युत कनेक्शन सामग्री की समस्या का भी एक निश्चित प्रभाव है। सिमुलेशन सॉफ़्टवेयर में, पॉइंट कनेक्टर संरचना के प्रत्येक भाग की सामग्रियों को एक समान होना आवश्यक है, और सामग्रियों के गुणों को स्थिरांक के रूप में भी सेट किया जाता है, लेकिन वास्तविक परीक्षण में चयनित विद्युत कनेक्टर सामग्री का पूरी तरह से समान वितरण प्राप्त नहीं कर सकता है, परीक्षण के दौरान न तो भौतिक गुण अपरिवर्तित रह सकते हैं।
इन परिवर्तनों से परीक्षण के परिणामों में त्रुटियां भी होंगी।
यहां तक कि ये छोटी त्रुटियां सत्यापन सिमुलेशन की विश्वसनीयता और विद्युत कनेक्टर अनुकूलन की व्यवहार्यता को प्रभावित नहीं करेंगी। इसलिए, परिणामों के विश्लेषण के आधार पर, इस विषय में उपयोग किए जाने वाले विद्युत चुम्बकीय सिमुलेशन सॉफ्टवेयर के सिमुलेशन परिणाम उच्च गति वाले विद्युत कनेक्टर के डिजाइन में सही और विश्वसनीय हैं, और इस विद्युत कनेक्टर के अनुकूलन को इसकी आवश्यकताओं को पूरा करना चाहिए डिजाइन संचरण की गति।
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