Научная статья на тему 'Компактный и портативный анализатор спектра GSP 7930'

Компактный и портативный анализатор спектра GSP 7930 Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
306
162
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Корнеев Сергей

Компания Good Will Instrument представила на рынке измерительной техники новую разработку анализаторы спектра с полосой до 3 ГГц, разработанные на новой платформе. Улучшенные технические характеристики по сравнению с предыдущими моделями, новый компактный дизайн, плюс дополнительные режимы отображения и измерений позволяют значительно расширить область применения этих анализаторов. Применив новый подход к созданию анализаторов спектра среднего ценового диапазона, Good Will Instrument удалось создать прибор, по своим характеристикам намного опережающий аналогичные модели.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Компактный и портативный анализатор спектра GSP 7930»

Компактный и портативный анализатор спектра GSP-7930

Компания Good Will Instrument представила на рынке измерительной техники новую разработку — анализаторы спектра с полосой до 3 ГГц, разработанные на новой платформе. Улучшенные технические характеристики по сравнению с предыдущими моделями, новый компактный дизайн, плюс дополнительные режимы отображения и измерений позволяют значительно расширить область применения этих анализаторов. Применив новый подход к созданию анализаторов спектра среднего ценового диапазона, Good Will Instrument удалось создать прибор, по своим характеристикам намного опережающий аналогичные модели.

Сергей Корнеев,

korneev@prist.ru

Высокая точность измерения

частоты и амплитуды

0БР-7930 имеет очень высокую температурную стабильность по частоте 0,025 ррт (25х10-9), что на 3 порядка выше, чем у большинства анализаторов подобного уровня. Передовой дизайн с эффективной конструкцией рассеяния тепла и интеллектуальная система охлаждения позволяют поддерживать стабильную температуру внутри корпуса и обеспечить стабильность при измерении амплитуды. Это также позволяет существенно снизить время прогрева при включении питания. Для наилучшего использования преимущества высокой частотной стабильности, 0БР-7930 имеет функцию частотного маркера, которая позволяет провести измерения частоты с разрешением 1 Гц во всем диапазоне (рис. 1).

Широкий диапазон измерений

со встроенным предусилителем

0БР-7930 обладает чрезвычайно низким уровнем шума: -142 дБм, если встроенный пре-

дусилитель включен и -122 дБм, когда предуси-литель выключен. С уровнем шума -142 дБм и максимальной входной мощностью до +30 дБм, GSP-7930 обеспечивает очень широкий диапазон измерениий, что делает возможным измерение очень малого сигнала.

Предусилитель (рис. 2) можно настроить на автоматическое включение (режим Auto) когда опорный уровень установлен -30 дБм. В режиме Bypass предусилитель можно отключить в любое время.

Цифровые фильтры для установки

полосы пропускания с высокой точностью

С применением передовой цифровой фильтрации, GSP-7930 способен обеспечить 58 полос пропускания (RBW). Перестройка полосы пропускания осуществляется с шагом 1-3 в диапазоне от 10 Гц до 3 кГц, с шагом 10% от 10 кГц до 1 МГц. Широкий выбор RBW позволяет получить достоверный результат независимо от формы сигнала, и обеспечить лучшее соотношение между RBW и скоростью развертки, чтобы получить высочайшую точность измерений. Также GSP-7930 имеет в наборе фильтры с полосой 200 Гц, 9 кГц и 120 кГц в соответствии со стандартом на электромагнитную совмести-

мость. GSP-7930 имеет АЦП высокого разрешения, для достижения высокого разрешения при измерении амплитуды в полном динамическом диапазоне (табл. 1). С высоким разрешением аналого-цифрового преобразования значительно уменьшается неопределенность и увеличивается точность измерения малого сигнала.

Расширенные режимы отображения для всестороннего анализа

Обычный анализатор спектра не в состоянии эффективно отследить переходные процессы или измерить скачкообразные сигналы из-за постоянного обновления текущего отображения спектра. В GSP-7930 встроена топографическая технология, которая отображает сигнал с цветовой градацией в зависимости от частоты возникновения сигнала, и накапливает весь спектр. Это позволяет четко различать переходные сигналы, дрейфующий сигнал и скачкообразный сигнал. Топографический режим особенно полезен для обнаружения переходных помех в телекоммуникационных системах (рис. 3), и позволяет четко отслеживать поведение различных типов телекоммуникационных модуляций, таких как FSK, CCK и OFDM.

G^inSTEK 35-11 го 1?-07-0Й

Seaíe lOdB/ MkCnM 1 OOOOOl 283 Ш/ • «Ют Re» -ЭО.ООсШгп Alt 10 Oda_

Attcr>uat¡on

юкмв Auto Man

Stan 1000 OOMMz Center 1 QO0GH? RBW lOHz VBW 10H7 Span lOOHz

Slop 1 00.QGH? Sweep 75lma

С«ЧП5ТЕК 13 30 13 Z017 D70?

Scafe lÖdB/ MkCnl 1 1OO110OGH¿ I07 3d0n«

Reí 40.0'ОЙВгп Alt 0 0 dB

СМОЩОЛКО

Олорн Уровни

¡ ¿Входа

ill ил Ii Ii Ml L I ^ 75

tfrnWWW W

Калибровка г Входа

1 Преду и ,- Aflto ВыкП

Возврат

Stan 090 000MHz Center l 000GHz Stop 1 OtQGHz ?/3 RBW 91 kHz VBW lOOkH? Span 20 000MHz Sweep 49 4ms _

Рис. 1. Частотный маркер показывает разрешение по частоте 1 Гц

Рис. 2. Встроенный предусилитель

... Таблица 1

Диапазон установки полос пропускания

RBW RBW RBW RBW RBW

1М зоок 100К ЗОК 10К

910К 260К 91К 26К ЗК

830К 240К 83 К 24К 1К

750К 220К 7SK 22К 300

680К 200К 68 К 20К 100

620К 180К 62 К 18К 30

S70K 160К 57К 16К 10

510К 150К 51К 15К

470К 140К 47 К 14К 120К

420К 120К 42 К 12К 9К

390К 110К 39 К ПК 200

350К 35 К

320К 32К Всего: 58

ЬДIX-фильтры | БПФ-фильтры | фильтры ЭМС

05Р-7930 предоставляет мощную функцию спектрограммы (рис. 4), чтобы одновременно наблюдать сигнал и в частотном, и во временном домене. Информация представлена в двух окнах. На спектрограмме по оси X показана частота, цветом показывается уровень мощности — чем ярче цвет, тем выше уровень. По оси У — время. Экран непрерывно смещается вниз, с течением времени. Спектрограмма является очень полезным инструментом для оценки качества сигнала.

В дополнение к топографическому режиму и режиму спектрограммы, с помощью функции разделенного окна можно проводить измерения в двойном частотном диапазоне в спектральном режиме (рис. 5). Два окна показывают отдельные результаты измерений при разных настройках ЭБР-7930. Это очень полезно для гармонического анализа, и измерений далеко отстоящих сигналов.

Четыре линии развертки с независимыми настройками экрана и детекторов

ЭБР-7930 способен отображать четыре развертки с независимыми настройками режимов измерений (рис. 6), включая: нор-

мальный, удержание максимального и минимального значения, а также режим просмотра. Каждой из четырех видов разверток можно назначить свой тип детектора из набора: РК+, РК-, Нормальный, Выборка и Средний.

G1" нКГГЕК 17:33 00 2011-09-02

Ref 0 OOdBm Att 10.0dB topoqrepMc

Marker

Marker

G^ 1П5ТЕК

Rot 0 OOdBm

17 33 00 2011-09-02

Att 10 OdB Topographic

RBW 10kHz VBW 10kHz Span 1000MHz Freq:39 949000 MHz U5P

Рис. 3. Топографический дисплей (сверху) различает два сигнала, которые накладываются друг на друга в одном и том же частотном спектре

RBW 10kHz VBW 10kHz Span 1000MHz Freq 39 949000 МНг £ ^

Sweep 201ms

Рис. 4. Спектрограмма (сверху), дисплей (снизу) отображает FSK сигнал

G"J 1П5ГЕК 17 33 00 3011-00-02

Ml kt , О Ё49 ММг -1.1 о йеш

М J ODciBm Ail lOOtfB 1

RBW 10kHz VBW 10kHz Span 1.000MHz Swo.jp 201ms

Mkf 39 949 MHz ■ 64 16 dBm

Slarl 30 500MHz Center 40 000MHz Slop 40 500MHz

ROW 10kHz VBW 10kHz йр.ш 1 000MHz S.v:- ; 20Tms

Freq 38 949000 MHz m ^

Рис. 5. Двойной дисплей: верхнее окно — сигнал 10 МГц; нижнее — его 4-я гармоника

Рис. 6. Четыре развертки с различными типами экранных настроек и различными типами детекторов

С>1 [лII»

оН«е1 А«-: ОН«» В - ■

М«1пСЬ6\¥: 3 8400 М

То(о1 Роиеп. 12 032 сШгп Р50: .

2.50Ы 2.70 М 30 ООк - 72 59 -73 05 2.70М 3.50 М 30.ООк ' 71 11 -70 52 3 50 М 12 50 М 1 00М - 9 91 -59 40

12.50М 14 50 М 1 ООМ 14 50 М 16.50 М 1 ООМ

Рис. 7. Анализ передачи сигнала по маскам

Спектральные маски для различных стандартов связи

0БР-7930 в стандартной комплектации имеет набор масок для стандартов связи 3ЭРР 802.11Ь, 802.11д, 802.11п и 802.16. Эти маски (рис. 7) используются для регулирования максимальной мощности излучения во время передачи сигнала, дабы избежать перекрестных по-

мех с соседними каналами передачи. Пользователь может также создать маску по своему шаблону.

"Ворота развертки"

В некоторых телекоммуникационных системах, таких как радарные системы и TDMA, передача сигнала осуществляется посредством временного разделения пакетов (технология TD). Так же как и периодические всплески энергии, излучение не происходит синхронно со временем развертки анализатора спектра. В этом случае, измерение TD сигнала становится сложной задачей. Для пользователей ЭБР-7930, такие измерения не представляют труда. Используя внешний запуск и установив "ворота

БШ|П5ТЕК 15 51 33 2012 02 02

5еа1о 10йВ/

21 ООсШт АН 31,00(10

Рис. 8. Функция "ворот развертки": а) выключена; б) включена

e^insTEK

Mode AW A

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

ID It ав Î012-0Î-03

Mk1 2 491 ms 17 92 % ALI 0 OdB_

Рис. 10. Измерение параметров амплитудной модуляции

СШ|П5ТЕК 10 39 29 2012-07-03

Mode Mk1 0 000 ns 12 24 kHz

Att 10 OdB

ПЛ0Х Сигнала JOOkHî

Carrier Preq Offset: »MAD:

SMP Ось мощности

FM Measurement

Current:

37 59 kHz

wJN : MAX;

6 45 kHz 54 85 kHz 995 Hz 132 98 kHz

Синхрона зацип"

-2 1171 dBm - 2 1756 dBm - 1 9462 dBm 3 96 kHz 3 78 kHz 38 59 kHz

44 5 dB 0 00 dB 46 3 dB

РИс. 11. Измерение параметров частотной модуляции

развертки" (рис. 8), с помощью анализатора спектра GSP-7930 можно проводить измерения за полный период излучения сигнала.

Измерения мощности

GSP-7930 имеет различные функции для анализа мощности в телекоммуникационных системах. В функции анализа мощности входят четыре часто используемых комплексных вида измерений (рис. 9):

• ACPR — коэффициент мощности по соседнему каналу;

• OCBW — занимаемая полоса частот;

• N dB — полоса частот по уровню;

• Phase Jitter — дрожание фазы.

Каждый вид измерения настраивается и обновляется в реальном времени. При включении измерений, в двойном окне отдельно отображается спектр сигнала и выбранные измерения, цветом выделяются различные каналы и частот-

ные полосы. Это очень удобный инструмент для анализа систем связи. В набор измерений также входят: измерение интермодуляционных искажений 3-го порядка (TOI), обусловленных нелинейностью характеристики устройства или системы, а также измерения интермодуляционных искажений в двухтоновом сигнале.

Измерения для кабельного телевидения (CATV)

Для проверки функционирования систем CATV, GSP-7930 имеет встроенные функции измерения параметров CNR (отношение уровня несущей к уровню шума), CSO и CTB (комбинационные составляющие 2-го и 3-го порядка), которые определяют качество передачи.

Демодуляция AM/FM/Лнализ

GSP-7930 обладает улучшенными функции для выполнения различных измерений па-

раметров АМ^М-сигналов, таких как глубина АМ-модуляции, девиация FM-модуляции, мощность несущей, смещение несущей частоты, SINAD и т.д. 0БР-7930 позволяет настроиться на АМ или FM-прием и осуществлять прослушивание демодулированного АМ^М-сигнала с использованием внешних динамиков.

Функция коррекции

Для компенсации частотных характеристик испытательной аппаратуры и увеличения точности измерений, GSP-7930 может использовать функцию коррекции (рис. 12). Корректирующие данные вносятся в пользовательскую таблицу, которая обеспечивает учет искажений, вносимых испытательным оборудованием в результат измерений.

Допусковый контроль

GSP-7930 предлагает пользователям простой и эффективный способ проверки

Рис. 12. Функция коррекции

Рис. 13. Датчик мощности и окно программы

Рис. 14. Компактный дизайн

сигнала на соответствие допустимым отклонениям. Данная функция позволяет устанавливать верхний или нижний предел измерения амплитуды, и немедленно сигнализировать при выходе сигнала за эти пределы. Редактирование линии предела возможно тремя способами: задание абсолютных значений отклонений в виде таблицы; задание относительного отклонения от опорной линии трассировки; формирование линии предела по маркерам данных. На задней панели анализатора GSP-7930 имеется разъем допускового контроля для выдачи сигнала на внешние устройства (например, звуковой или световой сигнализации).

Опц ия измерителя мощности

Дополнительный датчик мощности (рис. 13) обеспечивает измерение средней мощности в диапазоне частот от 1 МГц до 6,2 ГГц. Питание осуществляется от порта USB анализатора GSP-7930. Датчик обеспечивает высокоточное измерение мощности независимо от полосы и типа модуляции в широком амплитудном диапазоне от -32 до +20 дБм с погрешностью ±0,15 дБ. Результат измерений отображается в отдельном окне программы на анализаторе спектра.

Дизайн и управление

Компактный и легкий (меньше 4 кг) (рис. 14), GSP-7930 можно с легкостью разместить на любом рабочем месте. Прибор может автономно работать от аккумуляторов в течение продолжительного времени и это позволяет

J

Сравнение GSP-7930 с предыдущей серией GSP-7830

Таблица 2

Характеристики GSP-7930 GSP-7830

Частотный диапазон От 9 кГц до 3 ГГц От 9 кГц до 3 ГГц

Годовая стабильность частоты ± 2'10"6 ±5x106

Температурная стабильность ±25х109 (от 0 до +50 "С) ±1х10"5

частоты

Количество полос пропускания 58 8 (вместе с опциями)

Фазовые шумы -88 дБн/Гц при 1 ГГц, -80 дБн/Гц при 1 ГГц, при

при отстройке 10 кГц отстройке 20 кГц

Входной аттенюатор От 0 до 50 дБ шагом 1 ДБ Нет

Предусилитель Встроенный Опция (внешний)

Режим развертки для сигналов с Поддерживается Нет

временным разделением (ТО)

Частотомер Есть разрешение 1 Гц во всем частотном диапазоне Нет

Измерительные функции SEM/Phase ACPR/OCBW/Channel Power

Noise/ACPR/OCBW/N- /N-dB/Phase Jitter

dB/Phase Jitter / Channel Режим демодуляции —•

Power/ TOI/CNR/CSO/CTB опция

Режим демодуляции

Быстрое сохранение Поддерживается Нет

Количество разверток 4 полностью независимых 3

Режимы отображения Спектр, спектрограмма, топографический, измеритель мощности Только режим спектра

Дисплей Диагональ 21 см, Диагональ 16 см,

разрешение 800*600 разрешение 640x480

Интерфейсы LXI,RS-232C,USB RS-233C,USB

Host/Device, DVI, Host/Device,VGA

Micro SD GPIB - опция

GPIB-опция

Датчик средней мощности Опция Нет

Рис. 15. Батарейный отсек

Рис. 16. Большой информативный дисплей

4 О

Рис. 17. Разъемы на задней панели GSP-7930

успешно применять его для полевых измерений (рис. 15). Большой информативный дисплей в GSP-7930 с диагональю 21 см и разрешением 800x600, позволяет отображать большое количество информации на дисплее без ухудшения качества изображения. Дисплей (рис. 16) способен отобразить с 601 точку отсчетов для каждой развертки, тем самым обеспечивает высокую точность измерений. Разработчики уделили большое внимание разработке пользовательского меню.

При выборе различных настроек и включении режимов, на дисплее появляются условные обозначения (иконки), которые позволяют пользователю видеть весь сценарий настроек. Некоторые режимы снабжены справочной информацией, которая помогает пользователю быстро и правильно осуществлять настройки. Для удобства пользователей в GSP-7930 предусмотрен таймер включения. Это позволяет не тратить время на ожидание загрузки операционной системы и прогрев анализатора, а сразу приступить к работе. Меню прибора, а также надписи на органах управления выполнены на русском языке. Однако, пользователь может выбрать любой язык, если это потребуется.

Интерфейсы и программирование

В анализаторе GSP-7930 имеются различные интерфейсы для дистанционного управления, программирования и передачи данных (рис. 17). GSP-7930 поддерживает управление по стандарту LXI, предназначенному для сетевых приложений. Кроме того GSP-7930 оснащен различными интерфейсами, включая USB, RS-232 и GPIB (опция). Слот MicroSD и интерфейс USB-Хост, поддерживают файловые системы NTFS/VFAT, FAT16/FAT32. GSP-7930 имеет выход промежуточной частоты (886 МГц) для пользовательских приложений. Интерфейс DVI-I, совместимый с интерфейсами VGA/HDMI, дает преимущество для передачи изображения на внешний дисплей.

В комплекте с GSP-7930 идет программа для управления и передачи данных на ПК через интерфейсы USB, RS-232 или GPIB. Данные могут быть сохранены в формате .txt для дальнейшего анализа. Кроме того, для разработки собственной программы, пользователям предоставляется протокол управления и драйвер LabVIEW

Создание тестовых программ возможно не только через интерфейсы. Анализатор спектра GSP-7930 поддерживает программирование с передней панели. Пользователям предоставля-

ется возможность создать и сохранить в памяти анализатора до 5 программ, каждая из которых может содержать до 20 шагов.

Для того, чтобы наглядно представить

улучшения в новой серии, в таблице 2 приведено сравнение новой модели GSP-7930 с предыдущей серией анализаторов спектра GSP-7830.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.