应对现场执行精确微波测量的挑战

2016-09-01 10:41:11来源: eefocus
对于大多数技术专家而言,“精密微波测量”会让人联想起舒适的室内工作环境。如今,更多的技术人员和工程师不得不在极为艰苦的环境中执行精确的微波测量:处于暴风雪中的基站收发信台(BTS)、在波涛汹涌的海域中航行的轮船或者遭遇沙尘暴的卫星拖车(图1)。

图1:Agilent FieldFox手持式分析仪可在恶劣环境中执行精确的微波测量。

 

在这些场景中,“现场套件”只会选择坚固、可靠而灵活的装置。FieldFox手持式分析仪的设计理念是帮助我们的客户轻松地执行现场测量。


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FieldFox手持式分析仪完全针对移动应用而设计,并以最终用户的需求为宗旨。紧凑型FieldFox分析仪的重量仅为6.6磅(3.0kg),可配置为电缆和天线测试仪(CAT)、频谱分析仪和矢量网络分析仪(VNA)。其它功能包括功率计、矢量电压表、独立信号源、可变直流电源频率计数器、干扰分析仪以及内置GPS接收机。FieldFox系列包括16个型号,射频型号的最高频率为4/6.5GHz,微波型号为9/14/18/26.5GHz。


这种灵活性能够替代多款仪器(图2)。该分析仪还允许用户定义“恰好够用”的初始配置,并在今后根据需求变化和预算限制轻松地添加额外功能。由于上述功能都包含在仪器中,可借助其它功能(频谱分析、网络分析等)增强CAT的性能。

图2:FieldFox使用紧凑型仪器替代了多个设备,帮助用户降低设备成本。

 

从头开始设计


装配一台多功能便携式分析仪是一回事,制造一台专为现场技术人员和工程师从事日常工作流程而设计的手持式仪器则是另外一回事。手持式仪器还需要提供与台式分析仪一致的微波测量结果。


安捷伦从头开始进行FieldFox的工业和电子设计,而不是改造现有的台式仪器。定义和开发一台适宜的分析仪,意味着设计人员要离开办公室,与现场的技术人员和工程师紧密合作。当他们执行常规维护和深入故障诊断等日常工作时,FieldFox设计团队会在一旁观察、提问和倾听。


创建适用于现场的工业设计


团队参观了在箱式货车、皮卡和卡车中的工作地点。在大多数情况下,性能“良好”的仪器通常会有序地摆放在操作人员面前;而其它装置往往“随意放置”到箱式货车的货仓里或皮卡的拖斗中。总之,无论是在地上或地下、白天或夜间、雨天或晴天,工作人员、汽车和仪器都必须整装待发。


设计人员汲取这些经验并将其转换为FieldFox属性,使其适用于最艰苦的测量环境。完全密封的外壳符合U.S. MIL-PRF-28800F 2类标准,以确保仪器在恶劣环境中的耐用性。该规范覆盖了测试设备通用要求,适用于电气电子设备的测试和校准。符合第2类要求的设备能够在恶劣的操作环境中工作(包括不受保护、未经控制的气候条件)。


FieldFox的防水机箱、键盘和机壳符合规范要求,可在盐分多的环境和潮湿环境中使用,工作温度范围是-10~+55℃(14~131℉)。垫片密封门能够防止仪器接口受潮,防尘设计(没有通风孔或风扇)有利于扩展仪器的可靠性。机壳还能承受机械冲击和振动。最后一点,专门设计的连接器保护陷弯可以防止射频连接器脱落或遇到外部冲击时带来的损坏。


定义适合现场测量的人体工程学设计


第一手观察资料可以帮助设计人员更熟练地运用人体工程学原理。例如,机壳中的防滑橡胶柄不仅恰好适于用户持握,还能防止分析仪从汽车引擎盖上滑落。大尺寸的前面板按钮允许用户戴手套操作(图3)。

图3:FieldFox手持式分析仪专为现场技术人员和工程师从事日常工作流程而设计。

 


FieldFox具有垂直或“图像”定位以及7.4英寸(188mm)宽的尺寸,便于用户携带。定位功能与精心设计的键盘布局相结合,可使用户方便地使用拇指操作仪器。FieldFox的机身重量仅为6.6磅(3.0kg),便携性优于其它类似分析仪。


鉴于FieldFox可能会用于白天或夜间、室内或室外环境,它包括明亮的低反射显示屏和5种显示模式,可优化在各种照明条件下的查看效果。背光按键允许用户在黑暗中进行操作。


低功耗


FieldFox的电子设计秉承了安捷伦的技术精髓。FieldFox融合了安捷伦的专利设计,借助智能电源管理技术交付卓越性能。首屈一指的测量科学家们深度挖掘技术潜力,为客户提供具备高性能、低功耗特点的FieldFox。其结果就是:FieldFox的功耗低于15W,单次充电可持续运行3.5小时。由于该仪器仅消耗15W功率,其外壳能够完全密封。


用于测试


在开发过程中,FieldFox手持式分析仪经历了严格的环境测试。其中包括防水、静电放电(ESD)、振动和机械冲击测试。然而,最大的挑战是空投测试——使仪器从三英尺高的地方坠落到混凝土底板。在此过程中,仪器的每个表面、每个拐角都要接受这些测试。


两个关键设计属性可使仪器顺利通过测试。一个是机壳的形状。这种形状可以分散外部冲击带来的影响,增强仪器对冲击和各个角度外力的结构阻力。此外,专门设计的嵌入式射频连接器保护陷弯可以防止仪器脱落。另一个属性是机壳中的共混聚合物。聚合物拥有极佳的耐用性,使仪器在达到指定工作温度范围的最低温度时避免破碎。


充分利用台式仪器的功能


FieldFox分析仪继承了安捷伦台式分析仪(大多数都是当前性能最高的微波仪器)的测量科学和独特的专利技术。FieldFox具备其它手持式仪器不可能达到的精度水平,可确保用户对测量结果的信心。


对于网络分析,内置校准引擎充分利用高端矢量网络分析仪(VNA)的极其精确的校准算法,从而确保手持式仪器执行精密、可重复的测量。校准方法来自于台式VNA。在强调便携性时,安捷伦通过添加内置标准件来简化校准,无需使用额外附件即可完成现场测量。使用大多数仪器,在测试端口中添加跳线电缆等额外器件时,用户需要使用外部校准套件重新进行校准。CalReady是一个能够节省现场工作时间的独特特性——只需打开CalReady,电缆便已完成校准。这意味着仪器能够立即执行精确测量,例如S11、S22和VSWR。


为增强频谱分析能力,设计团队在FieldFox手持式频谱分析仪中引入了安捷伦频谱和信号分析仪的功率测量功能。这项功能支持用户轻松、自信地对信道化通信系统执行快速、精确的一键式测量。FieldFox微波频谱分析仪利用InstaAlign改善测量精度,从而节省工作时间。InstaAlign是随环境条件变化而自动运行的内部幅度校正功能,无需用户干预。FieldFox在启动时提供业界领先的幅度精度±5dB,无需预热。FieldFox是唯一内置全频段跟踪发生器的26.5GHz手持式频谱分析仪。


本文小结


Agilent FieldFox手持式分析仪的设计理念是帮助我们的客户轻松地执行现场测量。借助独特的高级测量功能和耐用封装,它们可用于常规维护、深入故障诊断等现场测量,有利于技术人员和工程师随时随地展开测量。

关键字:现场执行  微波测量

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/article_2016090117018.html
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