CC BY
168
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
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.
