שימוש במטריצות מיתוג של Mini-Circuits ביישומי בדיקה של מערכות טלוויזיה בכבלים ל- 75Ω
Ben Kahtan, Mini-Circuits
הקדמה
ציוד שפועל ב- Ω75 שמשמש לעתים קרובות ביישומים של טלוויזיה בכבלים (CATV), מהווה נישה קטנה בתחום הנרחב יותר שמשתמש ב- Ω50. אמנם פריטי ציוד ייעודיים ל- Ω75 קיימים, אך הזמינות שלהם ואפשרויות היישום שלהם לדרישות בדיקה אחרות הן מוגבלות; רוב פריטי ציוד הרב תכליתיים שמשמשים לבדיקה ולמדידה מתוכננים לשימוש ב- Ω50. לכן, לא קל לבנות מערכי בדיקה עם ציוד ייעודי ל- Ω75 בלבד..
על אף שאפשר לממשק ציוד של- Ω50 ול- Ω75 בעזרת שימוש ברשתות תיאום התנגדותיות, גישה זו עלולה לגרום לבעיות בגלל הפסדי המעבר של מערך הבדיקה – רשתות תיאום התנגדותיות טובות יתקרבו להפסד מינימום תיאורטי של 5.7 dB. הצורך ברשת תיאום בשני הקצוות של פריט הציוד ל- Ω50, מוביל להפסדי מעבר גדולים – עבור כל רכיב של Ω50 שנוסף אל נתיב של Ω75 עם רשתות L התנגדותיות, הפסד כזה מסתכם ב- 12 dB בערך (לא כולל ההפסדים ברכיב עצמו). ההפסדים הגבוהים הנובעים מתיאום העכבה ההתנגדותית יכולים להשפיע במידה חמורה על הטווח הדינמי של מערכי בדיקה מסויימים, ובכך להגביל את דיוק המדידה.
לדוגמה, הדיוק של מדידות מופע (פאזה) העברה יכול להיפגע במידה משמעותית מהפסדי מערכת גבוהים. באופן דומה, לביצוע מדידות של הפסדי החזרה ומדידות בידוד גבוה יש צורך במערך בדיקה עם כיווניות גבוהה והפסדים נמוכים. אפשר להגיע לדיוק מדידה טוב יותר על ידי הקטנת רוחב פס המדידה, אבל זה יהיה על חשבון זמן בדיקה ארוך יותר – עובדה שתגרום להאטה של קווי בדיקת המוצר ולהגדלה של עלויות הבדיקה.
במאמר זה אנו מתארים שיטה לממשק תיבות מיתוג ל- Ω50 של Mini-Circuits עם מערכי בדיקה של טלוויזיה בכבלים ל- Ω75, על-ידי שילוב של ברשתות תיאום התנגדותיות להפסדי מינימום ושנאי תיאום. שיטה זו מקטינה הפסדי האותות עד לדרגה מתקבלת על הדעת והיא ניתנת ליישום בקלות בפתרונות בדיקה אחרים של Mini-Circuits לרבות מערכות בדיקה מהסדרה ZT ומהסדרה ZTM, תיבות פיצול לחיבורי port, מנחתי צעד ניתנים לתכנון, מגברים ועוד.
מערך עבור תיבת מיתוג עם שני מתגי SP4T
איורים 1 עד 3 מראים שלושה מערכי בדיקה היפותטיים ל- Ω75, אשר משתמשים בשני מתגים מסוג SP4T לניתוב אותות אל חיבורי port של היחידה הנמצאת בבדיקה. את המערך אפשר לממש בפועל בעזרת תיבות מיתוג RC-2SP4T-A18 של Mini-Circuits מבוקרות דרך USB / Ethernet. באיור 1, המתגים SP4T ל- Ω50 מוכנסים בעזרת שימוש ברשתות תיאום התנגדותיות. ההפסדים במערך זה, נוסף על הפסדי המעבר של המתגים, הם 24 dB בערך, עלולים להיות בעייתים מהסיבות שהוסברו לעיל. לחלופין, אנו יכולים להקטין את ההפסדים האלו ביותר מ- 22 dB, פקטור של כ- 160, על ידי החלפה של רשתות התיאום ההתנגדותיות, בשנאי תיאום עכבה (אימפדאנס) עם הפסדים נמוכים, כפי שנראה באיור 2. כל החלפה של רשת תיאום בשנאי חוסכת עד 5.7 dB של הפסדי מעבר באמצע רוחב הפס וכ- 4.7 dB בקצות רוחב הפס (בתלות בדגם של השנאי שייבחר).
באופן כללי, רשתות תיאום התנגדותיות מדגימות הפסדי החזרה גבוהים יותר ותגובה שטוחה יותר על פני רוחב פס רחב, לכן במצבים מסוימים ייתכן שיועיל להשתמש בהן ולהקריב את הפסדי המעבר בתמורה להפסדי החזרה טובים יותר ולשטיחות טובה יותר. איור 3 מראה שילוב של שנאי תיאום ורשתות תיאום התנגדותיות עם כמחצית מהפסדי המעבר של המערך ההתנגדותי בלבד שנראה באיור 1, אבל גם עם הפסדי החזרה גבוהים יותר סביב לחיבור היחידה הנבדקת ושטיחות טובה יותר בתלות תדירות, מאשר אלו המופיעים במערך עם שנאים בלבד שמופיע באיור 2.
אם למערך הבדיקה שלך בטלוויזיה בכבלים נדרשים הפסדי מעבר מינימליים על מנת להרחיב למקסימום את הטווח הדינמי, אנו ממליצים להשתמש בשנאים בלבד. מאידך, במקרה שבו הפסדי ההחזרה קריטיים או לא ניתן לכייל לגמרי את השתנות השטיחות, אפשר להשתמש בשילוב של שנאי תיאום ורשתות תיאום התנגדותיות. איור 4 מציג הדמיה של הפסדי המעבר שנגרמים על ידי רכיבי תיאום בכל אחד משלושת המערכים המתוארים לעיל. הקו הוורוד מראה את הפסדי המעבר של ארבעה שנאי תיאום, הקו הכחול מראה את הגישה שבה שנאים משולבים עם רשתות (שני שנאים ושתי רשתות), והקו האדום מציג את הפסדי המעבר של ארבע רשתות תיאום התנגדותיות.
חברת Mini-Circuits מציעה הן שנאי תיאום וגם רשתות תיאום התנגדותיות, שבהם אפשר להשתמש לקבלת תוצאה זו. אפשר לשלב אותם עם פתרונות בדיקה ופתרונות לניתוב אותות של Mini-Circuits על מנת לעמוד בצרכים השונים של מעבדת בדיקה למערכות טלוויזיה בכבלים.
הרכיב TC1.5-1G2+ הוא שנאי תיאום עם חיבור לא מאוזן לחיבור לא מאוזן (unbalanced to unbalanced ) המוגדר מ- 0.5 מגה הרץ עד ל- 2200 מגה הרץ. יש לו הפסד אופייני נמוך באמצע רוחב הפס של 0.3 dB, ו- 1 dB על פני רוחב הפס של 2 מגה הרץ עד 1100 מגה הרץ, תכונה שהופכת אותו מתאים מאוד לשימוש במערכי בדיקה מסוימים של מערכות טלוויזיה בכבלים. אפשר להשיגו כרכיב להתקנה משטחית וכרכיב על לוח בדיקה עם מחברים (TB-41), עם מחבר SMA ל- 50 אוהם ועם מחבר BNC ל- 75 אוהם. הדגם הזה משמש בדוגמאות המתוארות לעיל ומהווה בחירה טובה במקרים שבהם הפסדי מעבר נמוכים הם שיקול קריטי.
הרכיבים Z7550-FFNM+, Z7550-FMSF+ ו-Z7550-NMNF+ הם שנאי תיאום קואקסיאליים מעבירי מתח ישר עם מחברי Ω75 מסוג F למחברי Ω50 מסוג N ו SMA. לרכיבים אלו יש ביצועי רוחב פס מעולים שמגיעים עד 2300 מגה הרץ, עם הפסדי מעבר נמוכים (0.6 dB אופייני) ועם ערכי יג”ע (VSWR) נמוכים (1.5 : 1 אופייני). דגמים אלו מהווים בחירה מצוינת עבור רוחבי פס רחבים שנדרשים לבדיקת ציוד תואם DOCSIS 3.1.
הרכיב BMP-5075+ של Mini-Circuits הוא רשת תיאום התנגדותית מ- Ω50 עד Ω75 שנתונה במארז קואקסיאלי עם מחברי BNC. היא מוגדרת לטווח שבין מתח ישר עד ל- 2000 מגה הרץ, עובדה שהופכת אותה מתאימה במיוחד ליישומי בדיקות ומדידות של מערכי טלוויזיה בכבלים. חברת Mini-Circuits מציעה גם רשתות תיאום התנגדותיות עם מחברים מסוג N (מסדרות BMP ו-UNMP).
את משפחות הדגמים BNP ו- UNMP אפשר להשיג במבחר תצורות של מחברים (וסוגים של זכר/נקבה). אפשר לקבל פתרונות מותאמים אישית על בסיס כל מקרה לגופו.
נוסף על רכיבי תיאום עכבות בדידים (דיסקרטיים), Mini-Circuits יכולה לספק ציוד בדיקה בהתאמה אישית המיוצר לפי מטרה (למשל ציוד ניתוב אותות כגון מטריצת מיתוג) עם רכיבי תיאום עכבות מובנים. לדוגמה, היחידה ZT-209 שנראית באיור 8 משתמשת במתגים מכניים SP6T של Mini-Circuits ובמתגי העברה מכניים כדי לנתב שתי כניסות של Ω75 לכל שתיים מתוך עשר יציאות של Ω75. הרכיב ZT-209 משתמש בשנאי תיאום עכבות מיוחדים כדי להשיג הפסדי החזרה מצוינים (22 dB אופייני) בחיבורי הכניסה שלו ועם הפסדי מעבר מינימליים.
אמנם כל המוצרים האלו יכולים לשמש כדי להוסיף בצורה נכונה רכיבים של Ω50 בשרשראות אותות של Ω75, אבל לשילובים מסוימים שלהם יכולים להיות יתרונות על פני אחרים, מבחינת צורכי מערכת מסוימים. מתוך התוצאות המוצגות כאן, ברור שאפשר להשתמש בפתרונות הבדיקה של Mini-Circuits בתהליך הייצור ובסביבות הבדיקה של מערכות טלוויזיה בכבלים ל- Ω75, בתוספת של כמה רכיבים ומתאמים לא יקרים במיוחד. לשאלות טכניות בנוגע לרכיבים תואמי עכבות של Mini-Circuits, אביזרי בדיקה בתהליך ייצור או פתרונות בדיקה בנויים בהתאמה אישית, פנה בבקשה לצוותי היישומים שלנו ([email protected] או [email protected]).
