ทำไมสายทดสอบ Vector Network Analyzer (VNA) จึงมีราคาแพง

 

ค่าใช้จ่ายสูงของ Vector Network Analyzer (VNA) สายทดสอบเกิดจากข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพที่เข้มงวดวัสดุพิเศษกระบวนการผลิตที่แม่นยำและการควบคุมคุณภาพอย่างเข้มงวดท่ามกลางปัจจัยอื่น ๆ . นี่คือการวิเคราะห์รายละเอียดของปัจจัยสำคัญ

1. ข้อกำหนดดัชนีประสิทธิภาพสูงมาก

สายเคเบิลทดสอบ VNA ทำงานในช่วงความถี่สูง (โดยทั่วไปจาก MHz ถึงหลายร้อย GHz) และต้องรักษาความสมบูรณ์ของสัญญาณที่สูงมากเพื่อให้แน่ใจว่าการวัดพารามิเตอร์เช่น S-parameters การสูญเสียการแทรกการสูญเสียผลตอบแทนและความเสถียรของเฟส .}}}}}}

ข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพที่สำคัญ ได้แก่ :

การสูญเสียการแทรกต่ำ: ในแถบความถี่สูง (e . g .,> 18 GHz) แม้กระทั่งการสูญเสียความต้านทานหรืออิเล็กทริกเล็กน้อยสามารถรบกวนการวัดได้

การสูญเสียผลตอบแทนสูง (การจับคู่ความต้านทาน): การวัด VNA นั้นมีความไวต่อการสะท้อนสัญญาณ . สายเคเบิลจะต้องรักษาอิมพีแดนซ์ลักษณะที่แม่นยำ (โดยปกติ50Ω) โดยมีการเปลี่ยนแปลงน้อยที่สุดในช่วงความยาวและความถี่ทั้งหมด . ความผิดพลาดใด ๆ ที่ผิดพลาด นิ้ว)

ความเสถียรของเฟส: การเลื่อนเฟสที่เกิดจากการเคลื่อนที่ของสายเคเบิล (เช่นการดัดงอ) หรือการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิจะต้องมีน้อยมาก . สิ่งนี้ต้องมีการออกแบบพิเศษ (เช่นตัวนำภายในที่มีแผลในแผล) เพื่อรักษาเสถียรภาพเฟสซึ่งจะเป็นการเพิ่มความซับซ้อน .}

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI)/การรบกวนความถี่คลื่นวิทยุ (RFI) การป้องกัน: เพื่อป้องกันการรบกวนภายนอกและการรั่วไหลของสัญญาณสายเคเบิลใช้การป้องกันหลายชั้น (เช่นถักเปียทองแดง + อลูมิเนียมฟอยล์ + โพลีเมอร์นำไฟฟ้า) ซึ่งเพิ่มค่าใช้จ่ายวัสดุและค่าแรงงาน .}

 

2. วัสดุพิเศษ

วัสดุที่ใช้ในสายเคเบิล VNA ได้รับการคัดเลือกอย่างรอบคอบเพื่อให้ตรงตามข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพความถี่สูงและความเสถียร:

ตัวนำ: ทองแดงที่ปราศจากออกซิเจนที่มีความบริสุทธิ์สูงหรือทองแดงชุบเงิน/ทองคำถูกใช้เพื่อลดการสูญเสียผลกระทบของผิวที่ความถี่สูง . การชุบทอง (ราคาแพง แต่ทนต่อการกัดกร่อนสูง) มักใช้สำหรับตัวเชื่อมต่อและตัวนำภายใน

ไดอิเล็กตริก: การสูญเสียต่ำและมีความเสถียรสูงเช่นการขยาย PTFE จำเป็นต้องใช้ . วัสดุเหล่านี้มีค่าคงที่ไดอิเล็กทริกต่ำและเสถียร (εR) ซึ่งสามารถรักษาเสถียรภาพของอิมพีแดนซ์ด้วยการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิและความถี่ แต่มีราคาแพงและยากที่จะประมวลผล .}}

ปลอก: วัสดุที่ทนทาน แต่มีความยืดหยุ่น (เช่นฟลูออโรโพลีเมอร์โพลียูรีเทนหรือไนลอนถักเปีย) ใช้เพื่อทนต่อความเครียดเชิงกล (การโค้งงอการเสียดสี) และอุณหภูมิที่รุนแรง (-55 ระดับ +150 ระดับ) . วัสดุเหล่านี้มีราคาแพงกว่า PVC

 

3. การผลิตและการออกแบบกระบวนการที่แม่นยำ

การออกแบบและการผลิตสายเคเบิล VNA ต้องการความแม่นยำระดับไมโครมิเตอร์:

ความคลาดเคลื่อนมิติ: รูปทรงเรขาคณิตของตัวนำภายในไดอิเล็กตริกและโล่ด้านนอกจะต้องมีความสม่ำเสมอเพื่อหลีกเลี่ยงการเปลี่ยนแปลงความต้านทาน . ตัวอย่างเช่นการควบคุมความเข้มข้นของตัวนำภายในและภายนอก (เพื่อป้องกันการสะท้อนที่เกิดจากความผิดปกติ) จำเป็นต้องควบคุมภายในช่วงไมโครมิเตอร์

โครงสร้างที่ซับซ้อน: สายเคเบิลความถี่สูงจำนวนมากใช้การออกแบบขั้นสูงเช่นโครงสร้าง塑形สำหรับความเสถียรของเฟสและ PTFE ที่มีความหนาแน่นต่ำเพื่อลดน้ำหนักและการสูญเสีย .}

การประกอบคู่มือที่มีความแม่นยำสูง: ส่วนประกอบที่สำคัญของสายเคเบิลความถี่สูงพิเศษ (เช่นตัวเชื่อมต่อ) อาจต้องใช้การประกอบแบบแมนนวลและการดีบักเพื่อให้ตรงตามข้อกำหนดซึ่งเพิ่มต้นทุนแรงงาน .

 

4. ตัวเชื่อมต่อประสิทธิภาพสูง

ตัวเชื่อมต่อเป็นส่วนสำคัญของสายเคเบิล VNA และตัวเชื่อมต่อที่มีประสิทธิภาพต่ำอาจเป็นแหล่งสำคัญของข้อผิดพลาดการวัด . พวกเขาต้องการ: พวกเขาต้องการ:

การตัดเฉือนที่แม่นยำ: ตัวเชื่อมต่อ (เช่น SMA, 3 . 5 มม., 2.4 มม., 1.85 มม.) เป็นเครื่องจักรจากทองเหลืองคุณภาพสูงหรือทองแดงเบริลเลียม (ซึ่งมีคุณสมบัติคล้ายสปริง) ที่มีการควบคุมความคลาดเคลื่อนภายใน± 0.0001 นิ้ว

การรักษาด้วยการชุบ: การชุบทองหรือโรเดียม (หนา 5–50 ไมโครอินช์) ทำให้มั่นใจได้ถึงความต้านทานการสัมผัสต่ำความต้านทานการกัดกร่อนและประสิทธิภาพการผสมพันธุ์ที่ทำซ้ำได้ (สำคัญสำหรับการสอบเทียบ) .

การทดสอบและการตรวจสอบ: ตัวเชื่อมต่อแต่ละตัวจะต้องทดสอบอัตราส่วนคลื่นแรงดันไฟฟ้า (VSWR) การสูญเสียการแทรกและความทนทานเชิงกล (รอบการแทรก/การสกัดหลายพันรอบ) ซึ่งเพิ่มเวลาการผลิต .

 

5. ความทนทานด้านสิ่งแวดล้อม

สายเคเบิล VNA จำเป็นต้องทนต่อเงื่อนไขที่รุนแรงในห้องปฏิบัติการโรงงานหรือการทดสอบภาคสนาม:

ความยืดหยุ่นและความทนทาน: พวกเขาจะต้องทนต่อการดัดงอการบิดและการเสียดสีซ้ำ ๆ โดยไม่ลดลงในประสิทธิภาพ . สิ่งนี้ต้องการการออกแบบการสนับสนุนภายในที่ปรับปรุงแล้ว

ความต้านทานอุณหภูมิและสภาพอากาศ: วัสดุจะต้องมีความเสถียรภายใต้ช่วงอุณหภูมิที่กว้างสภาพแวดล้อมที่ชื้นและการสัมผัสกับสารเคมี (เช่นน้ำมันและตัวทำละลาย) . ดังนั้นจึงใช้พลาสติกวิศวกรรมราคาแพงและอีลาสโตเมอร์