應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行精確微波測(cè)量的挑戰(zhàn)

對(duì)于大多數(shù)技術(shù)專(zhuān)家而言，“精密微波測(cè)量”會(huì)讓人聯(lián)想起舒適的室內(nèi)工作環(huán)境。如今，更多的技術(shù)人員和工程師不得不在極為艱苦的環(huán)境中執(zhí)行精確的微波測(cè)量：處于暴風(fēng)雪中的基站收發(fā)信臺(tái)(BTS)、在波濤洶涌的海域中航行的輪船或者遭遇沙塵暴的衛(wèi)星拖車(chē)(圖1)。

圖1：Agilent FieldFox手持式分析儀可在惡劣環(huán)境中執(zhí)行精確的微波測(cè)量。

在這些場(chǎng)景中，“現(xiàn)場(chǎng)套件”只會(huì)選擇堅(jiān)固、可靠而靈活的裝置。FieldFox手持式分析儀的設(shè)計(jì)理念是幫助我們的客戶輕松地執(zhí)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量。

了解全系列產(chǎn)品

FieldFox手持式分析儀完全針對(duì)移動(dòng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)，并以最終用戶的需求為宗旨。緊湊型FieldFox分析儀的重量?jī)H為6.6磅(3.0kg)，可配置為電纜和天線測(cè)試儀(CAT)、頻譜分析儀和矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀(VNA)。其它功能包括功率計(jì)、矢量電壓表、獨(dú)立信號(hào)源、可變直流電源、頻率計(jì)數(shù)器、干擾分析儀以及內(nèi)置GPS接收機(jī)。FieldFox系列包括16個(gè)型號(hào)，射頻型號(hào)的最高頻率為4/6.5GHz，微波型號(hào)為9/14/18/26.5GHz。

這種靈活性能夠替代多款儀器(圖2)。該分析儀還允許用戶定義“恰好夠用”的初始配置，并在今后根據(jù)需求變化和預(yù)算限制輕松地添加額外功能。由于上述功能都包含在儀器中，可借助其它功能(頻譜分析、網(wǎng)絡(luò)分析等)增強(qiáng)CAT的性能。

圖2：FieldFox使用緊湊型儀器替代了多個(gè)設(shè)備，幫助用戶降低設(shè)備成本。

從頭開(kāi)始設(shè)計(jì)

裝配一臺(tái)多功能便攜式分析儀是一回事，制造一臺(tái)專(zhuān)為現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員和工程師從事日常工作流程而設(shè)計(jì)的手持式儀器則是另外一回事。手持式儀器還需要提供與臺(tái)式分析儀一致的微波測(cè)量結(jié)果。

安捷倫從頭開(kāi)始進(jìn)行FieldFox的工業(yè)和電子設(shè)計(jì)，而不是改造現(xiàn)有的臺(tái)式儀器。定義和開(kāi)發(fā)一臺(tái)適宜的分析儀，意味著設(shè)計(jì)人員要離開(kāi)辦公室，與現(xiàn)場(chǎng)的技術(shù)人員和工程師緊密合作。當(dāng)他們執(zhí)行常規(guī)維護(hù)和深入故障診斷等日常工作時(shí)，F(xiàn)ieldFox設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)會(huì)在一旁觀察、提問(wèn)和傾聽(tīng)。

創(chuàng)建適用于現(xiàn)場(chǎng)的工業(yè)設(shè)計(jì)

團(tuán)隊(duì)參觀了在箱式貨車(chē)、皮卡和卡車(chē)中的工作地點(diǎn)。在大多數(shù)情況下，性能“良好”的儀器通常會(huì)有序地?cái)[放在操作人員面前；而其它裝置往往“隨意放置”到箱式貨車(chē)的貨倉(cāng)里或皮卡的拖斗中?？傊?，無(wú)論是在地上或地下、白天或夜間、雨天或晴天，工作人員、汽車(chē)和儀器都必須整裝待發(fā)。

設(shè)計(jì)人員汲取這些經(jīng)驗(yàn)并將其轉(zhuǎn)換為FieldFox屬性，使其適用于最艱苦的測(cè)量環(huán)境。完全密封的外殼符合U.S. MIL-PRF-28800F 2類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，以確保儀器在惡劣環(huán)境中的耐用性。該規(guī)范覆蓋了測(cè)試設(shè)備通用要求，適用于電氣電子設(shè)備的測(cè)試和校準(zhǔn)。符合第2類(lèi)要求的設(shè)備能夠在惡劣的操作環(huán)境中工作(包括不受保護(hù)、未經(jīng)控制的氣候條件)。

FieldFox的防水機(jī)箱、鍵盤(pán)和機(jī)殼符合規(guī)范要求，可在鹽分多的環(huán)境和潮濕環(huán)境中使用，工作溫度范圍是-10~+55℃(14~131℉)。墊片密封門(mén)能夠防止儀器接口受潮，防塵設(shè)計(jì)(沒(méi)有通風(fēng)孔或風(fēng)扇)有利于擴(kuò)展儀器的可靠性。機(jī)殼還能承受機(jī)械沖擊和振動(dòng)。最后一點(diǎn)，專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的連接器保護(hù)陷彎可以防止射頻連接器脫落或遇到外部沖擊時(shí)帶來(lái)的損壞。

定義適合現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的人體工程學(xué)設(shè)計(jì)

第一手觀察資料可以幫助設(shè)計(jì)人員更熟練地運(yùn)用人體工程學(xué)原理。例如，機(jī)殼中的防滑橡膠柄不僅恰好適于用戶持握，還能防止分析儀從汽車(chē)引擎蓋上滑落。大尺寸的前面板按鈕允許用戶戴手套操作(圖3)。

圖3：FieldFox手持式分析儀專(zhuān)為現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員和工程師從事日常工作流程而設(shè)計(jì)。

FieldFox具有垂直或“圖像”定位以及7.4英寸(188mm)寬的尺寸，便于用戶攜帶。定位功能與精心設(shè)計(jì)的鍵盤(pán)布局相結(jié)合，可使用戶方便地使用拇指操作儀器。FieldFox的機(jī)身重量?jī)H為6.6磅(3.0kg)，便攜性優(yōu)于其它類(lèi)似分析儀。

鑒于FieldFox可能會(huì)用于白天或夜間、室內(nèi)或室外環(huán)境，它包括明亮的低反射顯示屏和5種顯示模式，可優(yōu)化在各種照明條件下的查看效果。背光按鍵允許用戶在黑暗中進(jìn)行操作。

降低功耗

FieldFox的電子設(shè)計(jì)秉承了安捷倫的技術(shù)精髓。FieldFox融合了安捷倫的專(zhuān)利設(shè)計(jì)，借助智能電源管理技術(shù)交付卓越性能。首屈一指的測(cè)量科學(xué)家們深度挖掘技術(shù)潛力，為客戶提供具備高性能、低功耗特點(diǎn)的FieldFox。其結(jié)果就是：FieldFox的功耗低于15W，單次充電可持續(xù)運(yùn)行3.5小時(shí)。由于該儀器僅消耗15W功率，其外殼能夠完全密封。

用于測(cè)試

在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，F(xiàn)ieldFox手持式分析儀經(jīng)歷了嚴(yán)格的環(huán)境測(cè)試。其中包括防水、靜電放電(ESD)、振動(dòng)和機(jī)械沖擊測(cè)試。然而，最大的挑戰(zhàn)是空投測(cè)試——使儀器從三英尺高的地方墜落到混凝土底板。在此過(guò)程中，儀器的每個(gè)表面、每個(gè)拐角都要接受這些測(cè)試。

兩個(gè)關(guān)鍵設(shè)計(jì)屬性可使儀器順利通過(guò)測(cè)試。一個(gè)是機(jī)殼的形狀。這種形狀可以分散外部沖擊帶來(lái)的影響，增強(qiáng)儀器對(duì)沖擊和各個(gè)角度外力的結(jié)構(gòu)阻力。此外，專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的嵌入式射頻連接器保護(hù)陷彎可以防止儀器脫落。另一個(gè)屬性是機(jī)殼中的共混聚合物。聚合物擁有極佳的耐用性，使儀器在達(dá)到指定工作溫度范圍的最低溫度時(shí)避免破碎。

充分利用臺(tái)式儀器的功能

FieldFox分析儀繼承了安捷倫臺(tái)式分析儀(大多數(shù)都是當(dāng)前性能最高的微波儀器)的測(cè)量科學(xué)和獨(dú)特的專(zhuān)利技術(shù)。FieldFox具備其它手持式儀器不可能達(dá)到的精度水平，可確保用戶對(duì)測(cè)量結(jié)果的信心。

對(duì)于網(wǎng)絡(luò)分析，內(nèi)置校準(zhǔn)引擎充分利用高端矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀(VNA)的極其精確的校準(zhǔn)算法，從而確保手持式儀器執(zhí)行精密、可重復(fù)的測(cè)量。校準(zhǔn)方法來(lái)自于臺(tái)式VNA。在強(qiáng)調(diào)便攜性時(shí)，安捷倫通過(guò)添加內(nèi)置標(biāo)準(zhǔn)件來(lái)簡(jiǎn)化校準(zhǔn)，無(wú)需使用額外附件即可完成現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量。使用大多數(shù)儀器，在測(cè)試端口中添加跳線電纜等額外器件時(shí)，用戶需要使用外部校準(zhǔn)套件重新進(jìn)行校準(zhǔn)。CalReady是一個(gè)能夠節(jié)省現(xiàn)場(chǎng)工作時(shí)間的獨(dú)特特性——只需打開(kāi)CalReady，電纜便已完成校準(zhǔn)。這意味著儀器能夠立即執(zhí)行精確測(cè)量，例如S11、S22和VSWR。

為增強(qiáng)頻譜分析能力，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在FieldFox手持式頻譜分析儀中引入了安捷倫頻譜和信號(hào)分析儀的功率測(cè)量功能。這項(xiàng)功能支持用戶輕松、自信地對(duì)信道化通信系統(tǒng)執(zhí)行快速、精確的一鍵式測(cè)量。FieldFox微波頻譜分析儀利用InstaAlign改善測(cè)量精度，從而節(jié)省工作時(shí)間。InstaAlign是隨環(huán)境條件變化而自動(dòng)運(yùn)行的內(nèi)部幅度校正功能，無(wú)需用戶干預(yù)。FieldFox在啟動(dòng)時(shí)提供業(yè)界領(lǐng)先的幅度精度±5dB，無(wú)需預(yù)熱。FieldFox是唯一內(nèi)置全頻段跟蹤發(fā)生器的26.5GHz手持式頻譜分析儀。

本文小結(jié)

Agilent FieldFox手持式分析儀的設(shè)計(jì)理念是幫助我們的客戶輕松地執(zhí)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量。借助獨(dú)特的高級(jí)測(cè)量功能和耐用封裝，它們可用于常規(guī)維護(hù)、深入故障診斷等現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，有利于技術(shù)人員和工程師隨時(shí)隨地展開(kāi)測(cè)量。