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[技術文章] 利用E5063A ENA系列網路分析儀及TDR功能同時量測PCB的線路阻抗與頻域響應
2021-09-27

利用E5063A 網路分析儀及TDR功能同時量測PCB的線路阻抗與頻域響應

瞭解PCB印刷電路板產線測試的最佳解決方案,除了傳統的TDR時域阻抗量測之外,工程師更需要對 PCB 總成天線的頻域響應進行測試。E5063A本身具備頻域量測的能力,增添E5063A-011的選配可增加TDR時域分析功能,以及 PCB 生產測試專用的圖形化操作介面。

原文出處: 是德科技KEYISGHT
 
  隨著電子電路工作速度的加快,PCB印刷電路板的信號完整度對性能的影響也越來越大,因此工程師們對可控阻抗 PCB 的需求與日俱增。此外,隨著行動裝置和平板電腦等無線設備的迅猛增加,將天線結合到PCB上已成為一大趨勢。因此,除了傳統的TDR時域阻抗測量之外,工程師們對於測量 PCB 總成天線頻域響應的需求也在日益增加。E5063A是低成本網路分析儀,可提供優化的性能和功能,適用於測試簡單的被動元件,例如天線、電纜、濾波器和 PCB 等。利用工業標準始終如一的測量架構,能夠極大提高生產效率和效益。此外,E5063A網路分析儀可增加E5063A-011 (時域分析/測試精靈) 的選配,可提供阻抗(TDR)和損耗分析(S參數)量測功能達到PCB網路分析儀的效果。

* 延伸查看:  [技術影片] Keysight網路分析儀操作教學影片

  E5063A本身具備頻域量測的能力,增添E5063A-011的選配可增加TDR時域分析功能,以及 PCB 生產測試專用的圖形化操作介面,有效簡化PCB設計和測試。通過添加 U1810B USB 同軸開關,能夠將可用埠數擴展到最多 4 個,即能同時連接單端探棒和差動探棒,如果與使用示波器的傳統TDR解決方案相比,E5063A PCB 網路分析儀為PCB印刷電路板生產測試提供了三大創新:

- 更高的精度和 R&R - 先進的誤差校正技術可以確保測量到待測物本身,而非整個測量系統。高精度和可重複性可以提高生產線良率。較好的可再生性幫助您在您和最終使用者之間建立測試資料關聯。

- 支援多種語言 - 針對PCB印刷電路板製造測試而設計的選配E5063A-011, E5063A提供支援多種語言的獨特使用者介面,包括簡體中文、繁體中文、日語、韓語和英語。可使您更有效地完成工作任務。

- 超強抗靜電能力 - 您是否遇到過靜電放電(ESD)導致阻抗測試系統受損的情況?您是否對停機時間做了估算?E5063A網路分析儀內建的保護電路可提供超強的抗靜電性能,同時維持出色的射頻性能。其穩定的結構可將 ESD 引起的儀器故障機率降至最低,使您不必為儀器維修費用和停機時間費神。

  隨著電路工作速度的增加,印刷電路板 (PCB) 的信號完整性對其性能的影響也日益擴大,用戶對可控阻抗 PCB 的需求也越來越高。伴隨著無線設備 (智慧手機、平板電腦等) 種類的激增,在 PCB 中總成天線已成為一種趨勢。因此,除了傳統的時域阻抗量測之外,使用者更需要對 PCB 總成天線的頻域響應進行測試。

印刷電路板產線測試(PCB產線測試)的最佳解決方案- E5063A ENA系列PCB網路分析儀

PCB 網路分析儀E5063A的操作介面是專為測量 PCB 可控阻抗和回波損耗而設計。其操作介面具有與傳統解決方案類似的外觀和風格,可使操作人員無需接受過多培訓,也能輕鬆完成設置並使用儀器。

1. 編輯測試模式

總成的測試檔編輯器可以輕鬆創建並修改測試檔。只需輕擊滑鼠,即可創建大多數測試檔。測試檔提供一種便捷的方法,可自動測試包含不同的可控阻抗線路的電路板。

2. 執行測試模式

簡單直觀的使用者介面能讓非技術類人員都能輕鬆使用。測試檔包含測量所需的全部資訊。操作人員只需從列表中選擇適當的測試檔,系統就能為測試做好準備。
 
3. 嚮導

設置和誤差校正嚮導確保直觀正確的設置、誤差校正和測量。

4. 用於一般性調節操作的專用控制按鍵

- 使用軟體旋鈕可以調整垂直軸和水平軸刻度。水平軸可以顯示時間或距離。
- DUT Length Wizard可自動量待測物的長度,以設置最佳的測量時間間隔。時間間隔設定後,測試極限區域可定義為線路長度的百分比。提供絕對值限制、平均值限制或多段限制。

E5063A網路分析儀專為PCB產線測試提供的突破性優勢

▲ 具備更高的精度和 R&R

具有高精度、高可重複性和高可再生性的測量對於確保 OEM 和製造商的測量結果相關性很重要,並且能夠提高良率。有兩個主要考慮因素 : 絕對測量精度和 R& R 測量 (可重複性和可再生性 )。影響測量精度和 R&R 的因素有多個:電纜、治具和探棒、測試設備和操作人員。
誤差校正技術能夠消除電纜、治具和探棒以及測試設備產生的系統誤差。先進的誤差校正技術可以減少測量誤差,使 PCB 網路分析儀樹立了新的行業精度標準,以滿足最新產品的需求。如果不存在測量誤差,使用者能夠信心十足地區分優質產品和劣質產品。
▲ 校正誤差功能
選擇您的精度要求 — 在複雜程度和精度之間權衡。
多年以來,業界已經開發出了多種不同的測試方法,旨在消除測試治具和探棒對測量結果的影響。每一種校正誤差技術的執行難度都與精度有關。測試系統應當根據應用靈活地選擇校正誤差方法。

- 傾斜校正Deskew (也稱為埠擴展Port Extension):採取數學方法將校正參考面延伸至待測物,能夠有效消除測試設置中的時延。這種技術簡單易用,但要求探棒和治具(不需要的誤差源部分)類似於理想的傳輸線 : 平坦幅度回應、線性相位回應、恒定阻抗。如果探棒和治具的設計完善,那麼該技術可提供良好的結果。

- 傾斜校正和損失補償Deskew and loss compensation:採取數學方法將校正參考面延伸至待測物,能夠有效地消除測試設置中的時延和損耗。這種技術在測試難度和精度之間形成了最好的折衷。

- 全校正 (SOLT):是最完整的校準方法之一。這種校正方法能夠有效地消除測試設置中的時延、損耗和失配,從而以最高精度執行測量。

- 電子校正 (Ecal):是全面的固態校正解決方案,可使用戶快速、輕鬆地執行全面校正。傳統的機械校正需要由操作人員完成大量交交互操作,非常容易出錯。使用電子校正,操作人員只需將電子校正器連接到儀器,然後軟體就會自動進行其餘的控制操作。

 具備超強的抗靜電性能

對於 PCB測試等應用,待測元件中存在著大量的靜電潛在危害。對於傳統儀器來說,在這種情況下必須謹慎地使用儀器,確保儀器不會因靜電(ESD)受損。若儀器受到ESD 影響,容易造成維修費用增加,維修時間延長。E5063A 印刷電路板PCB網路分析儀在內部設置了保護電路,因而增強了 ESD 抗擾性。利用在射頻設計方面的專業積累,是德科技Keysight對重要技術領域做了大量投資 (例如專有 ESD保護晶片),旨在顯著增強 ESD 抗擾性,同時維持出色的射頻性能。

 無線功率傳輸分析

隨著雲端計算系統和行動裝置的發展,可攜式裝置組成的數位內容與應用不斷豐富,還帶動行動裝置的功耗迅速升高,因此人們迫切需要更便捷且通用的電池充電方法。無線功率傳輸(WPT)技術作為一項可行性較高的解決方案引發了廣泛重視,並掀起了討論與研究熱潮。電磁線圈或諧振器之間的功率傳輸效率是改善無線功率傳輸系統性能的關鍵因素之一。

E5063A提供選配E5063A-006 無線功率轉換分析,可改善線圈或諧振器之間的功率傳輸效率量測

1. 即時無線功率轉換分析
- 即時顯示線圈或諧振器的無線功率傳輸效率
- 可自訂任意電源電壓和負載阻抗
- 可同時量測多達四個參數
- 可選擇無線功率轉換分析所需的參數。可量測線圈 / 諧振器之間的耦合效率
- 以數學函式顯示量測結果


2. 先進的2D/3D模擬功能

- 2D/3D 模擬可以顯示與負載阻抗的關係,可在2D/3D 模式中模擬功率轉換效率

- 設定頻率、R 和 X 掃描條件,定義模擬參數和格式

3. 物美價廉
- 無線功率傳輸分析可用於 E5063A 低成本簡單向量網路分析儀
- 頻率範圍從 100 KHz 到 500MHz/1.5/3/4.5/6.5/8.5/14/18 GHz, 頻率可升級
- 可輕鬆負擔的量產測試解決方案

Keysight E5063A ENA系列網路分析儀主要技術規格

- 頻率範圍: 100 KHz~18 GHz  (透過選配來選擇頻率,可隨時升級)
- 通道數: 2 埠,50 Ω,S 參數測試儀,可量測各式各樣元件

◆ 搭配E5063A-006 無限功率轉換分析選配
  - 即時量測線圈或諧振器之間的無線功率轉換效率
  - 2D/3D 分析功能可顯示負載阻抗的關係
  - 您負擔得起的無線功率轉換效率量測解決方案
◆ 搭配E5063A-011 時域分析/測試精靈選配
  - E5063A PCB 分析儀(E5063A + Option 011)
  - 阻抗(TDR)和回返損耗(S 參數)量測
  - 更高的準確度、可重複性和可重現性(R&R)
  - 支援更多語言版本
  - 更高的 ESD 穩定性
◆ 搭配E5063A-010 時域分析選配
  - 時域之反射和傳輸響應
  - 多達 1,601 點的量測,具低通和帶通模式
◆ 搭配N1500A 材料量測套件
 - 利用材料量測套件自動執行複介電常數和磁導率量測
 - 靈活的選項配置
 - 使用簡單的安裝程式和整合式量測方法選項加載器,
 - 平順地切換使用各個不同的量測方法

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