Dan Dunn
Agilent Technologies
עבור מרבית האנשים הטכניים, הביטוי “מדידות מיקרוגל מדויקות” מעלה תמונות של סביבת עבודה נוחה בתוך מבנים. אבל בימינו, יותר ויותר טכנאים ומהנדסים נדרשים לבצע מדידות מיקרוגל מדויקות בתנאים קשים בהרבה: בתחנת בסיס מקמ”ש (BTS) במהלך סופת שלגים, על סיפון אוניה בים סוער, בתחנת לווין ניידת כשבחוץ משתוללת סופת חול ובעצם בכל מקום אפשרי אחר (איור 1).
במקרים כאלה, רק הציוד האיכותי ביותר – מוקשח, אמין וגמיש – יכול להיכלל ב”ערכת השטח”. היכולת לעמוד בציפיות ולהבטיח הצלחה הינם הקווים המנחים שעמדו מאחורי פיתוח הנתחים הניידים מסדרת FieldFox של Agilent.
פגוש את המשפחה
הנתחים הניידים מסדרת FieldFox תוכננו כולם ללא יוצא מן הכלל מתוך מודעות ליישומים ניידים ולמשתמשי הקצה. כל אחד מנתחי הסדרה, שמתאפיינים במארז קומפקטי במשקל 3.0 ק”ג, ניתן להגדרה כנתח כבלים ואנטנות (CAT), נתח ספקטרום ונתח רשת וקטורי (VNA). יכולות נוספות כוללות מד הספק, מד מתח וקטורי, מקור אותות עצמאי, ספק DC משתנה, מונה תדרים, נתח הפרעות ומקלט GPS מובנה. כיום כוללת משפחת FieldFox שישה-עשר דגמים, כאשר תדרי הקצה העליון של דגמי ה-RF הם 4 ו-6.5 GHz והתדרים הגבוהים בדגמי המיקרוגל הם 9, 14, 18 ו-26.5 GHz.
פלטפורמה זו מהווה תחליף למגוון מכשירים (איור 2). היא אף מאפשרת למשתמש להגדיר תצורה התחלתית מתאימה ובהמשך לשפר אותה בקלות, באמצעות יכולות נוספות ובהתאם לצורך ולתקציב. כיוון שמדובר ביכולות מקיפות, ניתן להעשיר את גרסת ה-CAT על-ידי הוספת כל אחת מהיכולות הנוספות: ניתוח ספקטרום, ניתוח רשת וכן הלאה.
תכנון מלמטה
כלפי מעלה
תכנון של נתח נייד, אשר כולל מספר פונקציות הוא דבר אחד. יצירת מכשיר נישא, אשר מיועד לתרחישי העבודה השגרתיים של טכנאים ושל מהנדסים הפועלים בשטח הוא דבר אחר לחלוטין. אספקתן של מדידות מיקרוגל ניידות, אשר תואמות לבדיקות המבוצעות באמצעות נתח מעבדתי, מהווה אף היא אתגר שונה לחלוטין.
התכנון התעשייתי והאלקטרוני של
ה- FieldFox החל יש מאין, כלוח חלק, ולא כתהליך שנועד לשנות את ייעודו של מכשיר מעבדתי קיים. משמעות ההגדרה והפיתוח של נתח מתאים הייתה יציאה מגבולות המעבדה והצטרפות לטכנאים ולמהנדסים בשטח. חברי צוות ה-FieldFox היו שם בעת שהטכנאים והמהנדסים ביצעו את משימותיהם היומיומיות – החל בתחזוקה וכלה בפתרון בעיות – והקפידו לצפות, לשאול שאלות ולהקשיב.
יצירת מכשיר תעשייתי שעומד בתנאי שטח
אנשי הצוות נסעו למגוון אתרים ברכבים מסחריים, טנדרים ומשאיות. ברוב המקרים, המכשירים ה”טובים” הוחזקו בקדמת הרכב ואילו שאר פריטי הציוד הושלכו – פשוטו כמשמעו – אל אזור המטען של הרכב המסחרי או הטנדר. בכל המקרים, האנשים, הרכבים והמכשירים נדרשו להיות מצוידים בהתאם למגוון רחב של תנאים – מעל פני הקרקע או מתחתיה, יום ולילה, גשם ושמש.
במקרה של FieldFox, חוויות אלה מצאו את ביטוין במאפיינים שהבטיחו מוכנות לתנאים הקשים ביותר. על מנת להבטיח עמידות בסביבות קשות, המארז האטום לחלוטין תואם לדרישות תקןUS MIL-PRF-28800F Class 2 . מפרט זה מכסה את הדרישות הכלליות המתייחסות לציוד בדיקה, שבו נעשה שימוש במסגרת הבדיקות והכיול של ציוד חשמלי ואלקטרוני. ציוד המסווג כ-Class 2 יכול לפעול בסביבות עבודה קשות, אשר כוללות תנאי אקלים נטולי הגנה ובקרה.
בכפוף למפרט, ה-FieldFox מצויד בתושבת עמידה במים, לוח מקשים ותיק שעמידים בפני סביבות מליחות ולחות ובטמפרטורות פעולה שבין ()10 ל- +55ºC. הדלתות המצוידות באטמים, מגנות על ממשקי המכשיר מפני לחות והתכנון נטול האבק – שאינו כולל פתחי אוורור או מאווררים – מסייע בהגברת אמינותו של המכשיר. בנוסף, המארז עמיד בפני זעזועים ותנודות. לסיום, תא המחברים שתוכנן במיוחד, מגן על מחברי ה-RF מפני נזקים שעלולים להיגרם על-ידי נפילות או חבטות חיצוניות אחרות.
הגדרת ארגונומיות שמוכנה לשטח
החוויות שנחוו ממקור ראשון הטביעו את חותמן והובילו לקבלת החלטות מעשיות ומשמעותיות בנוגע לארגונומיות. לדוגמה, מאחז גומי מונע החלקה שמובנה בתיק ולא רק מתאים היטב לכף ידו של המשתמש, אלא גם מונע את החלקת הנתח ממכסה המנוע של הרכב. לחצני הלוח הקדמי גדולים מספיק ומאפשרים תפעול קל ונוח גם בעת שימוש בכפפות (איור 3).
הכיוון האנכי של המכשיר (portrait) ורוחבו (188 מ”מ) מקלים על אחיזתו של ה- FieldFoxגם ביד אחת. מאפיינים אלה, בשילוב פריסה מתוכננת בקפידה של לוח המקשים, מאפשרים למשתמש להפעיל את המכשיר באמצעות אגודליו. בנוסף, משקלו הקל של ה-FieldFox ( ק”ג) מקל על נשיאתו לעומת נתחים אחרים.
כיוון שה- FieldFox ניתן לשימוש ביום ובלילה, בפנים או בחוץ, הוא מצויד בתצוגה בהירה ובעלת רפלקטיביות נמוכה, וכן בחמישה מצבי תצוגה המשפרים את הצפייה במגוון רחב של תנאי תאורה. המקשים מצוידים אף בתאורה אחורית, על מנת לאפשר תפעול בחשיכה.
הפחתת צריכת האנרגיה
התכנון האלקטרוני של ה- FieldFox אינו אלא המשך טבעי של המורשת הטכנולוגית של Agilent. ה-FieldFox משלב את התכנונים הייחודיים של Agilent, במטרה לספק ביצועים איכותיים לצד טכנולוגיות חכמות של ניהול הספק. במקרה של ה-FieldFox, מהנדסי המדידה הטובים ביותר של Agilent שיפרו את הטכנולוגיות המדוברות, כדי להבטיח אספקת ביצועים מעולים כמו גם צריכת הספק נמוכה. התוצאה: ה-FieldFox צורך פחות מאשר 15W ופועל במשך 3.5 שעות לאחר טעינה בודדת. כיוון שצריכת ההספק שלו היא רק 15W, המארז יכול להיות אטום לחלוטין.
מבחן השטח
במהלך הפיתוח, הנתחים הניידים מסדרת FieldFox עברו בדיקות סביבתיות מחמירות. אלה כללו מים, פריקה אלקטרוסטאטית (ESD), תנודות וזעזועים. עם זאת, האתגר האימתני ביותר היה מבחן הנפילה לרצפת בטון מגובה של מטר. במסגרת התהליך בוצעו בדיקות פרטניות על כל שש הפאות ועל כל אחת מפינות המכשיר.
המכשיר הצליח לשרוד גם לאחר בדיקות אלה בזכות שני מאפיינים תכנוניים עיקריים. האחד הוא צורתו של המארז. הצורה עוצבה באופן שמאפשר לפזר את עוצמת החבטה ומגביר את העמידות המבנית בפני זעזועים וחבטות בכל זווית אפשרית. בנוסף, התא השקוע של מחברי ה-RF, שתוכנן במיוחד, מגן על אזור זה מפני נפילות ישירות. המאפיין הנוסף הוא תערובת הפולימרים המיוחדת שבה נעשה שימוש בבניית המארז. בנוסף לעמידותו המובנית, הפולימר מתאפיין בעמידות לניתוץ בקצה התחתון של טווח טמפרטורות הפעולה המוגדר.
מינוף היכולות המעבדתיות
נתחי סדרת FieldFox כוללים יכולות המתבססות על אותו מדע מדידה ואותה טכנולוגיה ייחודית, אשר מאפיינים את נתחי המעבדה של Agilent – שרובם נחשבים למכשור המיקרוגל האיכותי ביותר הקיים בשוק. על-ידי עמידה ברמות דיוק שאינן זמינות עבור מכשירים נישאים אחרים, ה- FieldFox מבטיח תוצאות אמינות ביותר.
במסגרת ניתוח הרשתות, מנועי הכיול משתמשים באלגוריתמים מדויקים במיוחד שמקורם ב-VNAs המיועדים לקצה העליון – והדבר מאפשר מדידות מדויקות והדירות. הגישה שבה נוקטת Agilent כלפי הכיול מושתתת על מינוף המכשור המעבדתי. תוך שימת דגש על יכולת ניידות, Agilent פישטה את הליך הכיול על-ידי הוספת סטנדרטים מובנים של כיול, כדי שניתן יהיה לבצע את המדידות בשטח ללא צורך בנשיאת אבזרים נוספים. במקרה של כל מכשיר אחר, הוספת התקנים למבוא הבדיקה (כגון כבלי מעקף JUMPER) מחייבת כיול מחדש באמצעות ערכת כיול חיצונית. CalReady היא תכונה ייחודית נוספת, אשר חוסכת זמן בשטח – הפעל את התכונה והיא תשמר את הכיול עד לקצה הכבל. המשמעות היא, כי ניתן לבצע באופן מיידי מדידות מדויקות, כגון S11 ,S22 ו-VSWR.
על מנת לשפר את ניתוח הספקטרום, צוות התכנון השתמש במדידות ההספק שבהן נעשה שימוש במסגרת נתחי הספקטרום והאותות של Agilent ושילב אותן גם בנתחי הספקטרום מסדרת FieldFox. שילוב זה מאפשר למשתמשים לבצע מדידות הספק מדויקות של מערכות תקשורת מבוססות ערוצים, בלחיצת כפתור אחת, בקלות ובביטחון. נתחי ספקטרום המיקרוגל מסדרת FieldFox חוסכים זמן מעצם כך שהם משפרים את רמת הדיוק באמצעות InstaAlign, יכולת מובנית של התאמת אמפליטודה, אשר מתבצעת מיד עם השתנות התנאים הסביבתיים וללא התערבות המשתמש. יכולת זו מבטיחה דיוק אמפליטודה חסר תקדים, בשיעור של ±0.5dB בעת ההפעלה, מבלי שיידרש כל חימום. FieldFox הוא נתח הספקטרום הנייד היחיד, הפועל בתדר של 26.5GHz ומצויד במחולל עקיבה מובנה בקידוד פס מלא (built-in full-band tracking generator).
סיום
עמידה בציפיות ושיפור ערכות השטח היו הרעיונות שהניעו את פיתוח הנתחים הניידים מסדרת FieldFox של Agilent. הנתחים, המצוידים בשילוב ייחודי של יכולות מדידה מתקדמות ובמארז מוקשח להפליא, מותאמים לטיפול בכל מדידות השטח – תחזוקה שגרתית, פתרון בעיות מעמיק ועוד – בכל מקום שאליו נדרשים להגיע הטכנאים והמהנדסים.
