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述评SPARQ系列网络分析仪之五:VNA用户的实在故事

史蒂夫是设计背板的信号完整性工程师。他的工作是设计背板上承载特定速度信号的印制电路板。具体来说就是分析背板上一块子板通过连接器到靠

史蒂夫是规划背板的信号完整性工程师。他的作业是规划背板上承载特定速度信号的印制电路板。具体来说便是剖析背板上一块子板经过衔接器到接近别的一块子板的衔接器的特定通路信号的完整性。

他将微波理论的常识应用到单板规划上,这意味着他十分了解他规划的印制电路板上大部分线路的电磁特性。从规划的视点,这意味着什么?这意味着PCB板是多 层板-意味着资料(电介质),意味着板材厚度(铜)。然后他运用传输线仿真器去猜测他的板子将发生什么(焚毁的微带线全貌)。他运用这个东西去仿真他单板 的阻抗和损耗特性(电磁等效电路的全貌)。然后他输入一切数据到单板仿真器并且仿真频域特性,典型的便是S参数。然后,假如他有许多预算并且需求把钱花在 要害途径上,他EM仿真 – 这意味这他将履行单板上途径的有限元剖析。

有时分这些仿真能正常作业,有时分不可。他十分想把这些仿真当成实在的电路状况加以选用,由于他知道进行实践丈量功能的难度和本钱。在许多状况下,他设 计、仿真和试验去看作业是否正常。有两个首要的原因使得他无法丈量 – 其间之一是需求深化把握怎么丈量信号的常识。他知道他有必要运用某种方法将他的器材和丈量仪器衔接起来,-别的一个是丈量仪器的本钱。假如设备仅有两个端 口,那将是一件事,而假如20 GHz是满足的,那将是别的一件事,可是四端口的本钱和复杂性到更高频率包含校准的复杂性是会让人很简单泄气的。最近,他们计划委曲求全去买一台矢量网络 剖析仪。史蒂夫不会运用VNA,所以他们新招了一名职工卡尔。卡尔来自于微波范畴,曩昔是微波滤波器规划人员,现在发现信号完整性工程师是一份更好的工 作。这是由于信号完整性是个新式增加范畴并且他们也显现了对他的高度尊重。可是大部分他知道的微波专业常识在信号完整性范畴却派不上用场。信号完整性工程 师很骄傲他们自己把握了微波常识,因而将微波范畴工程师贬低到很低的方位。卡尔发现他部分的其他信号完整性工程师并不具有他在VNA运用方面的技巧。他们 确实有些时分能做一些根本丈量,但要分辩丈量成果是否杰出却很困难。确实没有指派丈量是够杰出的标志也不简单区别S参数波形。卡尔想起他被雇佣前的一个故 事:他们企图依托VNA生成的数据去仿真但过了几周他们发现一些数据是十分差的。卡尔有必要学习的一件事是混合形式S参数的概念。当卡尔,作为一名微波滤波 器规划者,曩昔习气运用两端口VNA,现在发现差分信号关于他而言是生疏的。有一次他做了丈量成果很明显看上去是过错的,直到他发现看到的是单端S参数, 而非差分形式S参数。他认为两者是相同的,可是由于差分信号对看上去是十分不同的。一家公司的出售人员告知他这是由于他没有做真实的差分丈量,可是后来他 发现他的问题仅仅是单端和混合形式的转化。后来他运用了某个软件去做这种转化,可是他有必要十分当心在转化时不要犯一点小过错,假如犯了成果将是十分糟糕 的。

上一年,卡尔做了一些丈量成果发生了一些特定问题。他们花费了17万美金购买了一台全新的VNA,这台VNA保存在用门禁卡才干进去的试验室温度控制区。他 能够进试验室,可是其他一些工程师却制止入内并不是由于VNA如此贵重,而是由于有人弄坏了其间一个端口的衔接头却没有供认。谁知道呢,或许没有人知道它 是否真坏了。亏本底线是他们间歇性得到犯错的数据。问题被这样一个现实扩大:他们有必要将背板移动到试验室其他地方然后发生一堆数据然后再挪动到其他区域。 其间涉及到的困难首要是没有人仔细检查过数据并且数据现已被email到其他人那里。仅仅在一周后过错被发现当他们发现数据在仿真器中不能正常作业,这时 衔接器问题才被发现。假如之前有某种方法去检查数据的有效性就好了。

虽然VNA呈现了这些问题,卡尔仍然喜爱VNA。史蒂夫并没有发现卡尔有困难去处理这些问题,可是他传闻VNA确实是丈量的黄金装备。究竟这是他们公司最 准确的仪器,也有十分高的动态规模,这对卡尔而言十分重要。今日,史蒂夫收到卡尔的VNA丈量成果。十分不幸,这台VNA是由公司坐落加州的分公司购买 的,史蒂夫不得不将他的单板寄到卡尔那里,并为丈量等上一周。当史蒂夫将数据输入时域仿真器时,他却发现他不能看到时域功能。这时由于仿真器报告了一些无 源抵触。它仍然能够生成一个成果,但他十分置疑成果的可靠性。时域成果看上去并不好,并且他发现核算的点数是1600个而他之前要求的2000个。并且之 前他要求的是检查混合形式数据,但单端数据用以仿真。困惑之余,他发现即使是新收集的数据也不能发生正确的时域功能。他们把问题归咎于直流点。原 来,VNA出售人员确实现已提示过卡尔VNA功能跟着频率改变而改变,要尽可能在低频收集数据以防止直流丈量问题,这些问题肯定会影响时域精度。两个博士 工程师花了两个小时去标示S参数数据以终究完结时域仿真作业。

有一次,卡尔被问到怎么进步丈量的吞吐率。他说他现已以很快速度收集数据。他将被测器材与他的背板挂钩起来,并演示了VNA扫频和发生S参数的速度是多么 之快。他从保存的目录中回调了校准文件然后很快获得数据。获得S参数数据仅需几分钟时刻。依照卡尔的观念VNA是十分简单运用的。

可是当卡尔被问到花了多长时刻去丈量背板上的8条线路时,他说“整个下午”。很显然有一些时刻是卡尔遗失的。他认识到他的大部分时刻都花在将背板送进 VNA地点的试验室内,经过苦楚和有时分是不可靠的校准进程以及衔接线路。并且,之后还有很多作业去补偿夹具对丈量的负面影响,这一直是难以了解的进程。

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