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  • 热度 2
    2020-1-10 10:44
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    连接器线缆取证的关键因素II-案例分享
    作者:百佳泰测试实验室/ Paul Chou 承接上篇 “ 高频治具设计的现况与未来”文章之后 ,接下来接续的此篇文章将会对测试时所遇到的实际案例来与大家分享,藉以说明 PCB 治具设计过程中有可能被忽略掉的细节以及所需考虑的要点,验证百佳泰在高频治具设计上所积累的设计经验,而上一篇的高频治具设计的现况与未来文章中有提到百佳泰依据经验在高频测试时最常发生的五点 Potential Risks: A. Impedance not matching 阻抗不匹配 Ø 阻抗匹配 (Impedance matching) 是指为了使信号功率能从信号源( source )到负载( load )端得到最有效的传递,让信号在传递过程中尽可能不发生反射现象。 Ø 阻抗若不匹配时,会发生反射、造成能量与信号无法完整传递,以及辐射干扰等不良影响。 B. Crosstalk 串音干扰 Ø 两条信号线之间的耦合干扰现象,可分为近端及远程串音。 Ø 串音干扰发生时,会影响信号完整性。 C. Attenuation 衰减 Ø 高频信号由 Source 传递至 Load ,传输过程信号的损失。 D. Return Loss 反射损失 Ø 高频信号因阻抗 不 匹配造成输入信号反射的现象。 E. ACR (Attenuation to Crosstalk Ration) 衰减串音比 Ø 远程串音与衰减的差值。 Ø 当 ACR 发生时,即代表 Crosstalk 与 Insertion Loss 可能也有相应的问题发生,造成信号完整性可能会有所影响以及信号效率降低的不良情况产生。 百佳泰高频治具测试实际案例: 为协助您的产品从开发初期到上市都能拥有良好的质量,百佳泰搜集了实际测试中最常发生问题的以下三个 Potential Risks ,以此作为分享 : -Impedance not matching 阻抗不匹配 -Attenuation 衰减 -Crosstalk 串音干扰 案例 1: A 公司的 HDMI 2.1 Receptacle Connector 测试时, Receptacle 端的 CLK Trace 阻抗就算为 95.809Ω ,但 Insertion Loss 表现不见得为佳。 Impedance: 95.809Ω ( 改善前 ) : Insertion Loss ( 改善前 ): 解决方案 : 如同上一篇文章所说过的第 2 点,客户连接器加工方式所造成的 Insertion Loss 影响,重新检视 Receptacle 端的焊接问题 , 即有所改善 , 所谓眼见不一定为凭,即为此例。 Insertion Loss ( 改善后 ) : 案例 2: B 公司的 USB3.0 Type A Receptacle connector 其 D+ & D- pin SMD pad 面积大,焊接时更要注意阻抗匹配的问题,否则容易造成接触面 Impedance 偏低的状况发生。 D+ & D- connector pin: 改善前 : 解决方案 : 此例的焊锡量要少,并确保 connector pin 与 PCB pad 平贴,才能减低 connector pin 与 PCB pad 接触面 阻抗不匹配的情况发生。 改善后 : 案例 3: C 公司的 TBT3 的 Receptacle connector 其 RX2_P & RX2_N IRL(Integrated Return Loss) 在标准附近未过, PCB 阻抗设计或是 connector 内部设计都有可能是原因之一。 未达标准 : 改善前 : 解决方案 : 经过比对确认 , 此案例虽然 Trace 设计阻抗为 50 Ω ,但实际状况下阻抗却不见得会落在 50 Ω 左右 , 故设计时可提高 PCB 设计阻抗以避免此风险 。 改善后 : 案例 4: D 公司的 USB3.0 Type A Receptacle connector 设计为 pin 脚为深入铁壳内的设计 , 测试过后此设计会造成 Near End Crosstalk(SS : TX/RX) 超过协会规范 (3.6mV) 而 fail 。 B 公司的连接器 : 改善前 : 4.1906mV 解决方案 : 经过验证,其问题点为铁壳内部的 GND 所造成,加强内外部铁壳与 PCB GND 连接其信号完整性才会提高而通过规范。 改善后 : 3.5948mV 全方位高频治具设计与测试服务 通过以上所举例出的的四个案例,都显示出高频设计上的一些不能轻忽的要点,从设计规划、治具焊接、再到加工方式,每一步的操作都会影响到高频性能。尤以焊接部分为例,轻则影响信号表现,重则阻抗不匹配或是 IL 以及 RL 不佳而使高频信号失真,这是在高频版设计上所不能轻忽的。
  • 热度 4
    2020-1-6 11:36
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    手机保护壳 让手机信号变更差?
    作者:百佳泰 / Doyen Tsou 手机单价越来越尊贵,大家为了呵护好手机,会为手机添购保护壳。但手机保护壳为了满足消费者的多元要求,需要具备设计感,防尘,耐摔,重量轻,价格还要实惠,因此在材质、设计上,就会添加许多元素来达到这些要求;这华丽外表的背后,隐藏了对手机通信品质造成影响的可能。我们就针对几款手机壳做实测,来看看手机保护壳是否让无线性能真的变差了。 我们先针对两款性能较好的高阶手机:「 Apple iPhone Xs 」与「 Samsung S10 」,挑选不同特性材质的保护壳;针对手机搭配不同的保护壳,来与没有安装保护壳的状态,测试比较无线性能表现。 . 下表是这次测试挑选的保护壳与其材质特性分类: 这次选用的测试方法有两种,一个是 LTE 的 OTA 测试,另一个是 Wi-Fi 的吞吐量测试,去做不同无线技术的通信性能实测比较。 OTA 测试是在电波隔离室中,量测手机整体 LTE 通信的性能好坏,测试的指标有总辐射功率「 Total Radiated Power (TRP) 」和总全向灵敏度「 Total Isotropic Sensitivity (TIS) 」,藉由 TRP 可以了解传输的性能, TIS 可以分析接收的性能。 OTA 测试示意图 下表是两支手机分别搭配不同手机保护壳的 OTA 测试结果,从测试结果来看 iPhone Xs 搭配 Telephant/ 太乐芬的手机壳和 Samsung S10 搭配 Botye/ 铂态的手机壳这两款边框含金属成分 (Metal composition around frame) ,会对传输和接收能力造成较大的衰减。 LTE OTA 测试结果 TRP 结果分析 从两支手机的 TRP 结果分析,金属成分在背面上的手机壳 (Metal composition in the back side) 比较没有影响或影响较小,但金属边框的手机壳 (Metal composition around frame) ,皆会造成传输上明显的能力下降。 TIS 结果分析 从两支手机的 TIS 结果分析,含有金属成分边框 (Metal composition around frame) 的手机壳,会造成接收感度上明显的性能差异,甚至会造成 4~5db 的劣化,这会让通信距离缩短至仅剩原本性能的 1/4 。 WiFi 吞吐量测试结果 Wi-Fi 吞吐量的测试结果上,看到 Samsung S10 搭配 Botye/ 铂态手机壳,其为金属边框成分的手机壳 (Metal composition around frame) ,会造成 2.4G Wi-Fi 吞吐量测试在传送 (Tx) 和接收 (Rx) 能力上都有明显的下降,但在 5G 并没有特别的影响。 Samsung S10 吞吐量测试 – Tx Samsung S10 吞吐量测试 – Rx Samsung S10 在不同角度的吞吐量测试,除了手机本身设计的影响在 135˚ 的未装手机壳的吞吐量就已得到较差的结果外,可以观察的到金属边框成分的手机壳 (Metal composition around frame) 在不同角度,皆会发生无线性能较差的现象。 Samsung S10 360 度吞吐量测试 那 iPhone Xs 手机壳的结果如何呢? 同样也看到金属边框成分的手机壳 (Metal composition around frame) ,会造成 5G Wi-Fi Rx 吞吐量测试在传送和接收性能上都有明显的下降,但在 2.4G 并没有显著的影响。 Apple iPhone Xs 吞吐量测试 – Tx Apple iphone Xs 吞吐量测试 – Rx iPhone 在不同角度的 吞吐量 测试,也可以观察的到金属边框成分的手机壳 (Metal composition around frame) 在 0˚ 和 45˚ ,会发生无线性能较差的现象。 Apple iPhone Xs 360 度吞吐量测试 当信号不好时,手机得提供更大的通信能量才能维持好的通话质量,相对的人体也会需要承受更大能量的无线电波影响。 从这些测试中,我们发现手机壳的设计的确会直接影响收机的通信能力,因此当在选择华丽或酷炫的手机壳时,要考虑手机壳本身的材质与设计,避免选择带有金属边框或背板的手机壳,因为金属的特性会遮蔽无线信号的通信,进而影响手机无线通信质量,产品开发或消费者都不能不注意。
  • 热度 3
    2019-11-4 16:11
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    电视天线百里收讯的测试与验证
    作者:百佳泰/Jim 现今电视不仅涵盖了4K、8K、内建语音助理及各类应用APP外,市面上还相继出现了电视天线标榜着能接收160km(100英里)或193km(120英里)外的电视信号。电视五花八门的功能不仅造成消费者选择上的困扰,也对天线的接收质量是否达标产生了疑问。百佳泰拥有数十年的电视检测验证经验,深知电视天线的好坏优劣,关乎收讯的能力与质量,本篇文章将以美国的电视信号市场为例,以实际测试来验证电视天线的收视距离。 影响电视信号收视距离有以下几个因素: 电视塔的发射功率(TV Tower Transmitting Power) 电视天线的性能(TV Antenna Performance) 电视接收信号的灵敏度(TV Tuner Receiving Sensitivity) 电视信号的频率(TV Signal Frequency) 图1:电视塔发射信号到家庭的距离 一般来说数字电视信号的工作频段为: Digital TV UHF RF Signal Channel 14 ~ 69 Frequency 470 ~806 MHz 依照美国国土基础设施基金会数据(Homeland Infrastructure Foundation-Level Data,HIFLD)的资料分析,目前美国的电视发射塔信息如下: TV Tower Transmitting Power Total 2,032 TV Transmitters in the USA 图2:美国电视信号发射塔分布 图3:大多数电视信号发射塔的功率都小于100kW 其中,有196个电视塔分布在主要的城市周围,发射功率都介于1kW ~ 10kW。 电视信号传输距离计算 有了上述的数据概念后,我们要如何测量及推算出合理的传输距离呢? 依照已知的公式:电视信号接收距离=自由空间路径损耗(TV Signal Receiving Distance = Free Space Path Loss) FL(dB)= Pt(dBm) -Pr(dBm)- Cr(dB) FL: 自由空间路径损耗(Free Space Path Loss) Pt: 电视塔发射功率(TV Tower Transmitter Power) Pr: 电视的接收灵敏度(TV Receiver Sensitivity) Cr: 天线接收路径损失(Receiver Antenna Path Loss)(PS:藉由实验室环境设备量测出不同天线的 Cr ) 得知公式后,我们只需设定及测量好以下相关数据,便可推算出传输距离。 Pt: 电视塔发射功率(TV Tower Transmitter Power) Pr: 电视的接收灵敏度(TV Receiver Sensitivity) Cr: 天线接收路径损失(Receiver Antenna path loss) 电视信号频率(TV Signal Frequency) 百佳泰实测电视信号给你看 我们针对不同性质的电视天线,做了实际的测量实验。 I. 测试环境架设: 图4:Measuring antenna path loss from the receiver antenna to the R&S ETL II. 测试所需设备: 在设定好I&II后,我们以四种常见的天线设备作为此次测试,同时量测出四组参考天线的天线接收路径损失: III. 实验数据 经过实际的测量,在不同频率下,天线接收路径损失的相关数据也随之变化: 图5:在Chamber中实际测量 紧接着我们通过公式转换,最终可以获得天线可以接收的距离。 由上述的实验中我们可证明在相同的条件下,户外形天线表现最佳,所接收的传输距离最远可达120km(75.12英里);而室内型天线接收的传输距离最短只有13.2km(8.24英里)。针对全球电视测试, 以大部分各国的电视频道来看,高达85%左右的频段都落在Ch14~Ch54,因此我们可结论挑选电视天线还是以户外型或是球形天线为最佳的选择。
  • 热度 2
    2019-10-16 15:05
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    无线网络越来越重要,您的无线网络质量稳定吗?
    无线网络高度依赖的时代 物联网时代的快速发展,根据国际研究机构IDC的预测,2019年全球围绕物联网衍生的商机近一兆美元;而移动设备的普及,国人在使用网络的比重亦快速攀高,根据2018年台湾网络统计报告显示,12岁以上个人曾经上网率高达82%,约1700多万人,最常使用装置:手机(96.8%)、台式电脑/笔记本(66.4%)、主要上网地点:家中(94.1%)、工作场所(38.8%);平均每日上网:4.3小时。各项的统计数据显示,无论在工作或生活,网络已是不可或缺的一部分。 在无线网络的部分,因其有搭建简单,不受硬件线路与环境等工程的限制、终端使用者连结的便利性等优势,让许多的公司、工厂、仓储、百货、公共空间等等,大部分皆已组建无线网络环境,作为提供客户以及内部工作使用,从工作性能与客户满意度的角度观之,无线网络稳定度更是重要。 无线网络“稳定”的重要性 在我们大量依赖使用无线网络环境的同时,其所衍生的问题则是“网络稳定性”,连上网而无法有效浏览网页或联机成功,导致无法进行数据的查询,通讯沟通等等,这些网络不稳而造成的不便,是大家都一定有遇过的状况。因此,如何维持与维护无线网络环境性能的稳定,则是当今很重要的课题。影响无线网络质量的因素多而复杂,包括: · 场域空间设计与隔间 · 场域内使用的建材 · 场域内的使用设备、家具等材质 · AP搭建的数量与AP质量 · AP搭建的位置 · 使用者数量 · 无线网络使用的目的性 这么多的原因导致无线网络信号不佳,但要找出真正的原因才最令人困扰,因若无法掌握问题根源有效解决,则会造成治标不治本的恶性循环。 面对无线网络问题,常见的处理方式与态度 根据我们的访谈经验了解到,大多在处理无线网络问题时,常会有以下的情况,导致无法有效解决问题。 · 被动式处理: 都是使用者发现有问题,才通知管理者,【被动式】的处理问题。 · 治标不治本: 发生问题,当下解决后,很少会留下纪录如何解决的,无法全面了解问题根源。 · 依赖备援: 认为有备援机制,而忽略维护的重要。 · 忽略预防的重要: 鲜少主动检测无线网络的质量,都是常遇到出问题的部分,再来解决改善。 · 忽略处理时间衍生的成本: 委外厂商的处理能力,许多的使用单位,无线网络的搭建,都是委托信息整合厂商进行,而委外厂商的技术能力与质量,则会影响到稳定性问题,虽然,厂商都有售后保固,但在面对问题解决时,一来一往的沟通与现场问题排除,是相当耗费时间与人力等成本。 案例讨论 无线网络的使用看似落实于平常生活,但仍有许多的场域面临到信号不稳定的情况,尤其大型商业或公共场域,也开始重视无线网络环境性能的稳定性。台北某饭店及医院,他们就常遇到网络不稳的问题,且都无法有效的改善,因此委由百佳泰进行环境的检测,找出问题的根源。 饭店: · 饭店规模:300间房 · 遭遇问题:客户常反映网络信号不稳定,影响客户满意度与企业合约客户续约的意愿。信息人员都是接到客诉才知道网络出问题。 · 检测地点:大厅、客房、客房外走廊、咖啡厅 · 客房AP搭建:每间客房1个AP。 · 实际检测结果: · 客房: · 部分AP死机,无法运作,但是网管维护人员并不清楚,无法有效掌握网络状态。 · AP搭建位置与周边遮蔽物等问题,导致信号覆盖效益不佳 · 公共区域:搭建位置问题,导致信号覆盖无法优化 医院 · 现况:医院内部网络信号不佳,内部员工与病患常会反映连上网的速度慢,甚至会有无法上网的情况。 · 检测结果: · 场域隔间以及内部医疗设备材质等因素,导致AP信号覆盖率不佳。 以及规划无线网络环境前,并无预估多少人数使用,导致现有AP的数量不足以应付现有使用量。 为什么需要无线网络的检测: 由前述案例来看,AP搭建的数量都不少,但是都面临到网络不稳定的情况,以及在整体环境维护管控上的困难,如此亦证明,干扰无线网络环境性能的因素复杂,并非AP搭建越多越好。 建置无线网络环境不难,但要建置稳定优质的无线网络环境就是一门学问,前面提到很多导致网络不佳的原因以及所受到的影响,在这个高度依赖上网的时代,还在利用经验值进行网络的搭建吗?厂商搭建完成后,是不是开启网页确认是否上网就完成安装验收了呢? 无线网络建置与维护,不仅是要专业与经验值,更要透过好的工具与系统,进行更完善的检视与分析,如此才能打造一个完善稳定的无线网络环境。 百佳泰无线网络环境性能解决方案 · 全天候实时监测,搜集信息更完善 · 常见的检测软件,所检测搜集的信息,都是属于检测当下的状态,但这样的信息虽然实时,但不够完整与全面。 · 百佳泰无线网络监测系统,可24小时实时监测,搜集每分钟网络使用状态,包括AP信号强度与传输速度。 · 利用全天候的网络状态信息搜集,进行更完整的无线网络环境性能分析,以确保场域的网络质量。 · 化被动为主动、主动掌握网络状态 大部分发现网络有问题,都是从使用者的反应而得知。透过heatmapbox监测系统,不仅能实时掌握当下网络状态,警示功能的设置,更能在网络信号强度开始衰退时,就收到通知,提前进行问题的查找与排除,提早解决问题。
  • 热度 3
    2019-5-27 15:33
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    以往家中使用网络的设备只局限在笔记本电脑或手机等个人设备,而近年来随着物联网产品的崛起与发展应用,家庭里会有越来越多的设备需要联机到网络,例如智能电视、智能灯泡、智能音箱、扫地机器人或其他温湿度计等IoT设备。然而,当我们在构建家中的无线网络时,常常会考虑到以下两种问题: 家中的无线基地台(Access Point;AP)信号真的能够覆盖到每个角落吗? 所有联网的设备都能在每个角落保持联机顺畅与良好的网络质量吗? 在接下来的文章中,百佳泰将在一般常见的独栋居民楼做实际测试,从设备 使用距离、AP覆盖范围 以及 吞吐量表现 的方式,探讨性能与其间的关系。 图说:智能家居中许多装置都有联网的功能 当我们在构建家中网络时首先会申请宽带网络,业者会把网络接点拉好,并提供无线路由器做使用。然而,由于网络的接点已经固定,加上业者提供的路由器并不是理想中的机型,因此大部分的用户会另采购功能更强大的AP并安置在网络接点附近。但是,当我们购入价格高昂、功能齐全的AP时,我们还是存有疑虑: 网络信号与品质范围就足以覆盖整间房子吗? 我们还需要再选购第二台AP来保持家中网络的稳定性吗? 图说:家中的AP到底要放哪才能性能最大化? 在第一项测试中,我们透过Heatmap量测家中的AP在5GHz信号覆盖分布的情形,其次我们在房子平面图中设计定位点来模拟家中可能会使用Wi-Fi联网的角落点,并观察这些点上网络吞吐量的表现。 图说: 上图为居民房1楼平面图,下图为AP 在5GHz (dBm) 信号表现 (越红信号越好,越蓝信号越差) 从上图得知,在Heatmap的量测中有一些蓝绿色的区块(蓝绿色信号较差),造成这个区块信号较弱的原因是水泥隔间的存在。Wi-Fi信号中的5GHz传输速率虽快,但穿墙能力差,因此可以发现AP信号在穿过水泥墙时有较大的衰减,而造成联机质量不佳。 另一方面,从我们模拟的G、J、K、M这四个点可以发现不仅此区块的颜色为蓝绿色外,接收的信号强度指示 (Received Signal Strength Indication;RSSI)值也衰减到-60~-70dBm。举例来说,通常RSSI值在-60dBm以下时,手机的Wi-Fi信号显示会变薄弱(只显示1格信号);而当RSSI值达到-65~-70dBm时就会产生Wi-Fi断线的状况。 倘若用户在这些信号不佳的地方使用手机、平板观看在线视频、玩在线游戏或是视频通话时,会因Wi-Fi信号强度不足导致延迟(delay)甚至是断线的情况发生。 图说: 平面图中各点的5GHz讯号强度与速度对照表 量测完一楼的结果,我们也来观察在二楼的5GHz信号状况。我们发现只有一楼到二楼的楼梯间有微弱的信号(浅蓝色区块,RSSI值约为-60dbm以下),其余部分区块为深蓝色且信号是小于-70dBm甚至到-90dBm,而白色区块则是完全没有任何信号。 图说:居民房2楼平面图,下图为AP信号表现 由于5GHz本身的特性造成穿墙能力不足,因此二楼基本上可以说是收不到一楼的Wi-Fi信号。当使用者在二楼联机时,往往会因信号强度的不足让设备难以联机。百佳泰建议如家中有较多楼层时,为了让无线信号不中断,可考虑在每一楼层建置另一台AP或Mesh AP。 第二项测试,我们同样使用Heatmap量测AP在2.4GHz信号的覆盖分布情况。 图说:居民房1楼 AP在2.4GHz (dBm) 信号表现 图说:居民房2楼 AP在2.4GHz信号表现 图说: 2.4GHz各点信号强度与速度对照表 从测试结果我们得知,房屋1楼的无线信号覆盖情况良好,用户在1楼各处都能顺利联机上网;而在2楼则同样有信号质量偏弱(基本偏浅蓝至深蓝色)的情形,反映出用户在实际使用无线网络时会有速度慢或是经常断线等状况发生。 在量测完5GHz与2.4GHz的数据后一定也会想到,那RSSI值越好PHY Rate是不是也越好? 答案是不一定。在第一项测试的结果中发现,AP在5GHz信号下,H点的RSSI值为-49dBM、PHY rate为866Mbps,但是同为-49dBm的E’点其PHY rate却降了一阶,PHY rate只有780 Mbps。同一地点,PHY rate却相差了86Mbps,因此我们得知关于RSSI跟吞吐量,可以说这两者是有相关性,但不是完全正相关的关系。 图说:RSSI与吞吐量未有正关联性 第三项测试,我们在这个场域中以一般常用的几个应用程式APP来看看其表现以及实际使用状况。这些应用程序涵盖视频通话、语音通话、在线视频、网页浏览以及档案下载等。 从表中的结果可以知道这些应用程式在家中的1楼使用是没问题的,但是在2楼中使用时,不同的应用程式会出现不同的状况,包含延迟、网络联机质量不佳、断线等问题,造成用户体验不佳的情形。 透过以上三种测试我们发现如果家庭面积较大、隔间较复杂等因素都会影响到无线信号的强度。百佳泰蕴含多年无线测试技术,可提供专业咨询与客制化测试方案,帮助您在场域中找出信号弱点,完整规划无线场域,确保您的IoT产品可正常联网及互通。 在接下来的文章中,我们会介绍设备本身的无线信号接收与传递性能的比较,透过数据化的方式来让大家了解各产品在RF性能上的差异。 如您有关于无线信号的问题,欢迎联系百佳泰。
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