Kodėl „Vector Network Analyzer“ (VNA) bandymo kabeliai dažnai yra brangūs

 

Didelės vektorių tinklo analizatoriaus (VNA) bandomųjų kabelių kainos kyla iš griežtų jų veikimo reikalavimų, specializuotų medžiagų, tikslaus gamybos procesų ir griežtos kokybės kontrolės, be kitų veiksnių. Čia yra išsami pagrindinių veiksnių, lemiančių dideles išlaidas, analizė:

1. Ypač aukšto našumo indekso reikalavimai

VNA bandymo kabeliai veikia aukšto dažnio diapazonuose (paprastai nuo MHz iki šimtų GHz) ir turi išlaikyti ypač aukštą signalo vientisumą, kad būtų užtikrintas tikslus parametrų, tokių kaip S parametrai, matavimas, įterpimo praradimas, grąžinimo praradimas ir fazės stabilumas.

Pagrindiniai veiklos reikalavimai apima:

Mažas įterpimo praradimas: Aukšto dažnio juostose (pvz.,> 18 GHz) net nedideli varžiniai ar dielektriniai nuostoliai gali trukdyti matavimo rezultatams. Kabeliams reikia naudoti mažo atsparumo laidininkus ir mažų nuostolių dielektriką, kad būtų kuo mažiau nuostolių.

Didelis grąžos praradimas (varžos atitikimas): VNA matavimai yra ypač jautrūs signalo atspindžiams. Kabeliai turi išlaikyti tikslią būdingą varžą (paprastai 5 0 ω), kurių minimalus variacija visame ilgyje ir dažnių diapazone. Bet koks varžos neatitikimas sukels klaidų, taigi laidininkų ir dielektrikų matmenų nuokrypiai turi pasiekti mikrometro lygį (paprastai ± 0,001 colio).

Fazės stabilumas: Fazių poslinkiai, kuriuos sukelia kabelio judėjimas (pvz., Lenkimas) ar temperatūros pokyčiai, turi būti nereikšmingi. Norint stabilizuoti fazę, tam reikia specialių dizainų (tokių kaip spiralinių žaizdų vidiniai laidininkai), taip padidinant sudėtingumą.

Elektromagnetiniai trukdžiai (EMI)\/radijo dažnio trukdžiai (RFI) ekranavimas: Norėdami išvengti išorinių trukdžių ir signalo nutekėjimo, kabeliuose naudojami kelių sluoksnių ekranas (pvz., Vario pynimas + aliuminio folija + laidus polimeras), o tai padidina medžiagų ir darbo sąnaudas.

 

2. Specializuotos medžiagos

Medžiagos, naudojamos VNA kabeliuose, kruopščiai parinktos taip, kad atitiktų aukšto dažnio našumo ir stabilumo reikalavimus:

Dirigentai: Vario arba sidabro dengtas\/auksinis dengtas vario be deguonies, naudojamas odos efekto nuostoliams sumažinti esant aukštam dažniui, naudojamas. Junglėms ir vidiniams laidininkams dažnai naudojamas aukso danga (brangios, bet labai atsparios korozijai).

Dielektrikai: Reikia mažų nuostolių, labai stabilios dielektrikos, tokios kaip išplėstas PTFE. Šios medžiagos turi mažą ir stabilią dielektrinę konstantą (εR), o tai gali išlaikyti varžos stabilumą keičiant temperatūrą ir dažnį, tačiau jas yra brangu ir sunku apdoroti.

Apvalkalas: Patvirtinamos, tačiau lanksčios medžiagos (tokios kaip fluoropolimerai, poliuretanas ar nailono pynimai) yra naudojamos atlaikyti mechaninį įtempį (lenkimą, dilimą) ir ekstremalią temperatūrą (-55 laipsnį +150 laipsniui). Šios medžiagos yra daug brangesnės nei įprasta PVC.

 

3. Tiksli gamybos ir proceso projektavimas

Norint projektuoti ir gaminti VNA kabelius, reikalingas mikrometro lygio tikslumas:

Matmenų nuokrypiai: Vidinių laidininkų, dielektrikų ir išorinių skydų geometrijos turi būti vienodos, kad būtų išvengta varžos pokyčių. Pvz., Vidinių ir išorinių laidininkų koncentracija (siekiant išvengti ekscentriškumo sukeltų atspindžių) turi būti kontroliuojami mikrometrų diapazone.

Sudėtingos struktūros: Daugelis aukšto dažnio kabelių priima pažangias konstrukcijas, tokias kaip fazės stabilumo ir mažo tankio PTFE struktūros, kad sumažintų svorį ir nuostolius.

Aukšto tikslumo rankinis surinkimas: Kritiniams ypač aukšto dažnio kabelių komponentams (tokiems kaip jungtys) gali reikėti rankinio surinkimo ir derinimo, kad būtų galima atitikti specifikacijas, kurios padidina darbo sąnaudas.

 

4. Aukštos kokybės jungtys

Jungtys yra kritinė VNA kabelių dalis, o blogai veikiančios jungtys gali būti pagrindinis matavimo klaidų šaltinis. Jie reikalauja:

Tikslus apdirbimas: Jungtys (tokios kaip SMA, 3,5 mm, 2,4 mm, 1,85 mm) yra apdirbamos iš aukštos kokybės žalvario arba berilio vario (kurio savybės yra pavasarį), o tolerancijos kontroliuojamos ± 0. 0001 colio.

Gydymas: Auksinis arba rodio danga (5–50 mikroinchų storio) užtikrina mažą atsparumą kontaktui, atsparumui korozijai ir pakartojamu poravimosi savybe (esminė kalibravimui).

Testavimas ir patikrinimas: Kiekvieną jungtį reikia išbandyti, kad būtų įtampos stovėjimo bangos santykis (VSWR), įterpimo nuostoliai ir mechaninis patvarumas (tūkstančiai įterpimo\/ekstrahavimo ciklų), o tai padidina gamybos laiką.

 

5. Aplinkos patvarumas

VNA kabeliai turi atlaikyti atšiaurias sąlygas laboratorijos, gamyklos ar lauko bandymuose:

Lankstumas ir tvirtumas: Jie turi atlaikyti pakartotinį lenkimą, sukimąsi ir dilimą be skaidymo. Tam reikia patobulintų vidinių atraminių dizainų ir patvaraus apvalkalo.

Temperatūra ir atsparumas oro sąlygoms: Medžiagos turi išlikti stabilios esant plačiam temperatūros diapazonui, drėgnai aplinkai ir cheminių medžiagų (tokių kaip aliejų ir tirpiklių) poveikis. Todėl naudojami brangūs inžineriniai plastikai ir elastomerai