Самый быстрый и точный анализатор сигналов/спектра среднего класса

Герберт Шмитт (Herbert Schmitt), компания Rohde&Schwarz

Анализатор сигналов, изменивший представление о приборах среднего класса

Обладая полосой анализа до 40 МГц, R&S®FSV способен работать со всеми стандартами беспроводной связи от 3GPP LTE до WLAN 802.11n, а сенсорный экран делает эту работу быстрой и удобной

Рис. 1. Обладая полосой анализа до 40 МГц, R&S®FSV способен работать со всеми стандартами беспроводной связи от 3GPP LTE до WLAN 802.11n, а сенсорный экран делает эту работу быстрой и удобной.

Производители беспроводных терминалов должны сдерживать цены и в то же время неуклонно внедрять инновации. Это требует резкого сокращения сроков разработки и ускоренного выполнения измерений на производстве за счет использования более универсального, быстродействующего и простого в применении контрольно-измерительного оборудования. Кроме того, постоянное расширение полосы частот современных беспроводных средств связи требует соответствующего увеличения полосы анализа.

Новый анализатор сигналов R&S®FSV специально разработан с учетом этих требований. R&S®FSV – самый быстрый и наиболее универсальный анализатор сигналов, предназначенный для требовательных и бережливых пользователей, занятых разработкой, производством, установкой и обслуживанием радиочастотных систем. Он превосходит другие анализаторы, благодаря непревзойденной в своем классе полосе анализа 40 МГц. Это позволяет ему работать со стандартами беспроводной связи от 3GPP LTE до WLAN 802.11 n, а инновационная концепция применения сенсорного экрана значительно упрощает управление прибором.

Выпускается четыре модели анализатора R&S®FSV: с диапазонами частот 9 кГц – 3,6 ГГц, 9 кГц – 7 ГГц, 9 кГц – 13 ГГц и 9 кГц – 30 ГГц. В скором времени начнется выпуск моделей 40 ГГц. Нижняя граница диапазона частот всех моделей может быть расширена до 20 Гц. На низких частотах R&S®FSV выполняет прямое аналогово-цифровое преобразование радиочастотного сигнала. Это предотвращает ухудшение характеристик, вызванное проникновением сигнала собственного гетеродина и фазовым шумом, характерное для многих анализаторов сигнала и спектра.

Готовность к работе со всеми стандартами в полосе до 40 МГц

Полностью цифровой модуль анализа сигналов позволяет R&S®FSV сочетать функции анализатора сигналов и спектра. 16-разрядный АЦП с частотой дискретизации 128 МГц оцифровывает сигнал ПЧ. В отличие от обычных анализаторов, сигнальная память которых вмещает несколько млн. выборок, R&S®FSV обладает памятью на 200 млн. выборок I/Q. Это позволяет осуществлять длительную запись даже широкополосных сигналов с высокими скоростями выборок.

Полоса анализа прибора в стандартной конфигурации 28 МГц не только перекрывает требования современных радиокоммуникационных стандартов, но также позволяет использовать его для работы с мобильным WiMAX™ и новым стандартом LTE. При дополнительном расширении полосы анализа до 40 МГц прибор поддерживает измерение сигналов IEEE 802.11, что позволяет использовать его при разработке модулей спутниковой связи и телевидения – задач, для решения которых раньше использовались анализаторы высшего класса.

R&S®FSV обладает полосой пропускания от 1 Гц до 10 МГц, которая при нулевой полосе обзора может составлять 20, 28 или 40 МГц (опция). Это делает анализатор идеальным средством для решения очень распространенной задачи: точного измерения мощности широкополосных пакетных сигналов WLAN или WiMAX™. Измерения мощности в канале с помощью стандартных частотных разверток часто трудноосуществимы, поскольку они требуют стабильного сигнала запуска. Благодаря фильтрам на 20, 28 или 40 МГц анализатор R&S®FSV способен выполнять эти измерения при нулевой полосе обзора с запуском по встроенному видеотриггеру. Специальная функция измерения мощности во временной области позволяет точно определять часть пакета, в которой требуется произвести данное измерение (рис. 2).

Рис. 2. Измерение мощности пакета широкополосного сигнала WLAN (802.11 n) с помощью функции измерения мощности во временной области.

R&S®FSV выполняет данную задачу быстрее, благодаря полосе анализа 40 МГц.

Высочайшая точность измерения в диапазоне до 7 ГГц

Высокая точность и стабильность результатов измерений обеспечивается крайне низкой погрешностью, не превышающей 0,3 дБ на частоте до 3 ГГц и 0,4 дБ на частоте до 7 ГГц. В диапазоне от 3 до 7 ГГц погрешность измерения R&S®FSV сравнима с показателями датчиков мощности, в отличие от обычных анализаторов, погрешность измерения которых в диапазоне 3 – 3,6 ГГц составляет 1 – 2 дБ. Применение R&S®FSV упрощает используемые в исследовательских целях и на производстве схемы измерений и очень часто позволяет отказаться от измерителей мощности, например, при анализе сигналов WLAN 802.11a в диапазоне ISM 5,8 ГГц или сигналов WiMAX™ в диапазоне 3,4 – 3,8 ГГц.

Высокая производительность повышает эффективность производства

При проектировании R&S®FSV особое внимание уделялось повышению скорости измерений. Прибор позволяет существенно сократить производственные затраты, поскольку он выполняет и простые измерения, и сложные задачи анализа быстро, точно и с высокой стабильностью. Скорости измерения, обеспечиваемые R&S®FSV, показаны в таблице 1. Выполняя более 500 разверток в секунду в режиме ручного управления и до 1000 разверток в секунду в режиме дистанционного управления, R&S®FSV до пяти раз превосходит по скорости другие анализаторы спектра и сигналов своего класса. Столь высокая скорость измерений чрезвычайно важна не только на производстве, но и в тех случаях, где требуется усреднение большого числа результатов (что определено во многих стандартах).

Таблица 1. Скорость и время измерения анализатора сигналов R&S®FSV в различных режимах

Режим	Скорость и время измерения
Скорость развертки, дистанционное управление, усреднение по 1000 разверткам	1000/с
Скорость развертки, ручное управление	500/с
Режим списка, измерение уровня основной частоты и пяти гармоник	21 мс
Поиск пикового значения маркера	1,5 мс
Смена и опрос частоты	15 мс
Минимальное время развертки (нулевая полоса обзора)	1 мкс
Минимальное время развертки (развертка по частоте)	1 мс

Кроме того, R&S®FSV предлагает множество функций, ускоряющих процедуры тестирования за счет сокращения времени настройки и измерения, повышая тем самым общую производительность.

Режим работы по списку частот (LIST MODE):быстрое измерение до 300 разных частот с разными настройками анализатора с помощью одной команды дистанционного управления
Измерение различных уровней мощности во временной области за одну развертку позволяет выполнять очень быструю настройку («многократный обобщающий маркер»)
Быстрое измерение мощности соседнего канала во временной области с помощью канальных фильтров (рис. 3) или в частотной области с помощью быстрого преобразования Фурье
Частотомер с разрешением 0,1 Гц при времени измерения <50 мс
Интерфейс Gigabit LAN, обеспечивающий быструю передачу больших объемов данных
Интерфейс для синхронизации с производственными системами в режиме работы по списку частот

Рис. 3. Измерение мощности в соседнем канале: множество предопределенных стандартов упрощает и ускоряет настройку.

Все используемые для анализа фильтры – цифровые, поэтому они работают точнее и быстрее аналоговых. Кроме того, оптимизированная функция анализа частотной области с помощью быстрого преобразования Фурье ускоряет процесс измерений в заданном диапазоне частот. Это особенно важно при исследовании паразитных излучений, когда анализатор должен обнаружить и измерить сигналы низкого уровня в широкой полосе. Во многих случаях высокой чувствительности можно достичь только с помощью узкополосных фильтров, минимизирующих уровень шума. Но при уменьшении полосы вдвое время развертки увеличивается вчетверо, из-за чего процесс измерения паразитных излучений начинает отнимать очень много времени. В таблице 2 сравнивается время развертки в полосе 10 МГц анализатора R&S®FSV и обычных анализаторов сигнала. Ясно видно, что R&S®FSV позволяет выполнять задачи значительно быстрее. Типичной измерительной задачей на производстве беспроводных терминалов является регулировка их выходной мощности. Она требует измерения широкого диапазона уровней мощности на определенной частоте. R&S®FSV выполняет данные измерения в режиме дистанционного управления за один цикл развертки.

Таблица 2. Период развертки для полосы обзора 10 МГц

Настройка	Типовые современные анализаторы сигналов	R&S®FSV
Полоса 1 кГц, обычная развертка	10 с	1 с
Полоса 1 кГц, развертка с БПФ	200 мс	5,7 мс
Полоса 10 Гц, развертка с БПФ	20 с	2,7c

Еще одной распространенной на производстве задачей является измерение гармоник. R&S®FSV позволяет выполнять ее в ручном режиме с помощью встроенной функции измерения гармоник. В режиме дистанционного управления при работе по списку частот эта задача и другие измерения выполняются за очень короткое время. В данном режиме после выполнения всего одной настройки и подачи одной команды анализатор способен выполнить измере- ния на 300 частотах. Настройка на эти частоты производится очень быстро, а измерение уровня основной частоты и пяти гармоник занимает не более 21 мс.

Многочисленные функции анализа сигналов

Основной блок R&S®FSV выполняет все требуемые функции, такие как измерение мощности в канале/соседнем канале и маски излучаемого спектра. Кроме того, он оборудован полным набором детекторов. Опции для анализа сигналов GSM/EDGE, 3GPP WCDMA, 3GPP LTE, WiMAX™ и WLAN превращают R&S®FSV в идеальный прибор для лабораторных исследований.

Сигналы, анализируемые R&S®FSV:

AM, ЧМ, ФМ

GSM / EDGE
3GPP UL/DL (включая HSPA)
WLAN 802.11 a, b, g, j
WLAN 802.11n
WiMAX™ 802.16e
LTE UL / DL

Еще двумя важными преимуществами являются аналоговый измерительный демодулятор и возможность непосредственного подключения к R&S®FSV датчика мощности серии R&S®NRP-Zxx. В стандартной конфигурации прибор располагает большим количеством предустановленных тестовых последовательностей, например, для измерения мощности в соседнем канале в соответствии с различными стандартами, комплементарной интегральной функции распределения (CCDF), паразитных излучений, маски излучаемого спектра. Результаты могут быть представлены в виде активных кривых (до шести одновременно), а для их оценки могут использоваться до 16 маркеров.

Сенсорный экран: исключительная легкость управления анализатором

R&S®FSV крайне прост в управлении. Для него не нужна ни мышь, ни клавиатура, что существенно экономит рабочее пространство. Удобное управление через сенсорный экран с интуитивно-понят- ными меню упрощает работу с прибором и значительно сокращает время обучения. Сенсорный экран позволяет очень быстро изменять режимы работы и поэтому значительно ускоряет управление анализатором в ручном режиме. Чтобы выбрать задачу или режим, нужно только коснуться определенной вкладки экранного окна. Например, чтобы вызвать функцию измерения 3GPP, нужно дотронуться до соответствующего блока на структурной схеме сигнального тракта. Откроется меню конфигурации, в котором можно будет выполнить все необходимые настройки (рис. 4 и 5). Благодаря сенсорному дисплею, экранной клавиатуре и горячим клавишам, R&S®FSV устанавливает новые стандарты для современных анализаторов сигналов.

Рис. 4. Результаты измерений могут быть распределены по нескольким окнам в соответствии с требованиями вашей задачи.
Коснувшись вкладки, вы практически мгновенно выберите требуемую задачу или режим.

Рис. 5. Для облегчения конфигурирования даже очень сложных измерений на экране отображается структурная схема сигнального тракта с расположенными в логическом порядке настройками.
Коснувшись блока, вы вызовете меню настройки соответствующих параметров.

При необходимости на экране может быть отображена клавиатура. Альтернативно все функции и параметры измерений можно с удобством настраивать с помощью клавиш и поворотной ручки или с помощью мыши и клавиатуры. Большой экран SVGA обеспечивает высокое разрешение и удобочитаемость. Контекстно-зависимая справка дает подробное описание текущей функции и предлагает список соответствующих команд дистанционного управления гораздо быстрее, чем печатное руководство пользователя. Клавиши UNDO/REDO позволяют отменить или восстановить до шести предыдущих действий. Это позволяет исправлять ошибки или быстро переключаться между двумя разными состояниями. Функция автоматической настройки AUTO SET обеспечивает настройку параметров легким нажатием клавиши, в результате чего происходит автоматическая адаптация параметров к конкретному измеряемому сигналу.

Простой переход к следующему поколению анализаторов

Совместимость с более ранними семействами приборов является характерной чертой изделий Rohde & Schwarz, что значительно упрощает переход к новому поколению – независимо от того, идет ли речь о программе дистанционного управления в составе производственной линии, о месте, занимаемом в стойке, или о ручном управлении прибором в лабораторных условиях. В конечном итоге инвестиции пользователя в программное обеспечение, конструкцию системы и обучение оказываются надежно защищены. Набор команд дистанционного управления, используемый в R&S®FSV, совместим с набором команд анализаторов спектра R&S®FSP и R&S®FSU. Это позволяет без дополнительных затрат использовать существующие программы дистанционного управления при переходе к следующему поколению приборов.

Итоги

Обладая уникальным соотношением цены и качества, а также высокой адаптируемостью к выполнению любых пользовательских задач в соответствии с требованиями всех общепринятых радиокоммуникационных стандартов, R&S®FSV способен значительно повысить эффективность разработки, получения характеристик и производства беспроводных устройств. u1056 Радиочастотные характеристики (см. таблицу) R&S®FSV выше, чем у остальных анализаторов среднего класса. Кроме того, благодаря полосе анализа до 40 МГц, широким функциональным возможностям и исключительно высокому быстродействию, R&S®FSV по своей производительности сравним, а по некоторым аспектам даже превосходит анализаторы высшего класса.

Краткие технические характеристики R&S®FSV3 / R&S®FSV7

Диапазон частот
R&S®FSV3	9 кГц (20 Гц) – 3,6 ГГц
R&S®FSV7	9 кГц (20 Гц) – 7 ГГц
R&S®FSV13	9 кГц (20 Гц) – 13 ГГц
R&S®FSV30	9 кГц (20 Гц) – 30 ГГц
Разрешение / фильтры
Полоса пропускания
Стандартная развертка	1 Гц – 10 МГц
Стандартная развертка, нулевая полоса обзора	1 Гц – 10 МГц, 20 МГц, 28 МГц, 40 МГц (опция)
Развертка с БПФ	1 Гц – 300 кГц
Канальные фильтры	100 Гц – 5 МГц
Фильтры помех	200 Гц, 9 кГц, 120 кГц, 1 МГц
Видеофильтры	1 Гц – 10 МГц, 20 МГц, 28 МГц, 40 МГц
Полоса анализа	28 МГц
с опцией R&S®FSV-B 70	40 МГц
Средний уровень собственных шумов (DANL)
(в полосе 1 Гц)
1 ГГц	-152 дБмВт
	-155 дБмВт (ном.)
3 ГГц	-150 дБмВт
	-153 дБмВт (ном.)
7 ГГц	-146 дБмВт
	-149 дБмВт (ном.)
Интермодуляционные искажения
Точка пересечения по интермодуляционным составляющим 3-го порядка (TOI)
f < 3,6 ГГц	+13 дБмВт, +16 дБмВт (ном.)
3,6 ГГц до 7 ГГц	+15 дБмВт, +18 дБмВт (ном.)
Фазовый шум
Частота несущей 1 ГГц
отстройка от несущей 10 кГц	-106 дБн (1 Гц)
	-110 дБн (ном.) (1 Гц)
отстройка от несущей 100 кГц	-115 дБн (1 Гц)
отстройка от несущей 1 МГц	-134 дБн (1 Гц)
Общая погрешность измерения
3,6 ГГц	0,3 дБ
7 ГГц	0,4 дБ

Лучшие приборы:

Осциллографы DPO-3000

Новые осциллографы серии DPO3000 обеспечивают поддержку запуска и декодирования для самых популярных последовательных шин, используемых при проектировании встроенных систем. Кроме того, осциллографы этой серии обладают стандартной длиной записи 5 МБ и используют популярное средство навигации и поиска Wave Inspector™, которое упрощает поиск нужных событий. Новый портативный прибор DPO3000 упрощает отладку и устанавливает новые стандарты эффективности, цены и удобства пользования. В модельном ряду двухканальные и четырехканальные осциллографы с полосой пропускания от 100 до 500 МГц.
Металлоиcкатель ACE-250

Грунтовый металлоискатель ACE-250 предназначен для поиска металлических объектов. Имеет режим дискриминации целей, что позволяет производить поиск избирательно: монеты, золото, серебро, кольца и т. п. Он оснащен такими функциями, как установка чувствительности, исключение из поиска нежелательных объектов, а также имеет режим пин-поинтинга, в котором вы можете легко отыскать обнаруженный объект в земельном отвале. Этот простой и понятный прибор идеально подойдет тем, кто решил перенести поиск на пляж. Фиксированная настройка на грунт обеспечит спокойную работу на большинстве видов почв.
Токовые клещи АТК-4001

Этот прибор не только токовые клещи, измеряющие ток в цепи бесконтактным методом! Основным его достоинством является возможность измерения сопротивления без разрыва цепей заземления. Больше не нужно демонтировать электрооборудование, чтобы произвести замеры сопротивления. Кроме измерения сопротивления заземления, АТК-4001 позволяет измерять ток утечки и производить бесконтактную прозвонку цепи.