Тлумачення основних характеристик Аналізатора Спектру в Реальному Часі. Частина 3

Посилання на сторінку сайту Магазину Gtest(R) з пропонованими Аналізаторами спектру, а також рекомендовані прилади та статті для подальшої самоосвіти - наприкінці цієї Розділу

На підставі наведених вище спостережень необхідна мінімальна тривалість сигналу для 100% POI з повною точністю амплітуди становить:

POI = (1/Fs) x (N + W -1 - P)

Fs = частота дискретизації вхідного сигналу FFT

N = розмір FFT, 512 або 1024 точок W = довжина вікна

P = кількість вибірок, що перекриваються = N x (тактова частота FFT – Fs) / тактова частота FFT Тактова частота FFT = 270 МГц

RBW та діапазон контролюються частотою дискретизації, розміром FFT та довжиною вікна. Оскільки ці параметри впливають на POI, POI залежить від налаштувань RBW і діапазону. Аналізатор спектру Field Master Pro MS2090A автоматично обчислює та відображає POI для заданого налаштування. Використовуючи наведені вище формули, можна розрахувати таблицю набору значень POI, RBW і SPAN.

Розмір FFT = 512 (стандартна роздільна здатність)

Розмір FFT = 1024 (висока роздільна здатність)

Щільність Роздільна здатність Дисплею

Користувач може вибрати між двома різними розмірами FFT через меню роздільної здатності відображення щільності. Стандартний розмір FFT в 512 точок (рисунок 15) допускає найнижчу POI, однак роздільна здатність частотного бина FFT грубіше і може призвести до того, що відображення виглядатиме більш зернистим при низьких налаштуваннях RBW. Розмір FFT у 1024 точки допускає меншу настройку RBW для заданого діапазону з меншою гранулярністю відображення за рахунок вищої POI.

Рисунок 15. Роздільна здатність відображення щільності встановлена ​​на нормальну. FFT = 512 пікселів. Мінімальна RBW обмежена 1,8 МГц.

Відображення щільності

Спектра аналізатор Field Master Pro MS2090A здатний виконувати 512-точкове БПФ 527 000 разів на секунду. Це набагато більше, ніж швидкість поновлення РК-дисплея, а для наочного відображення результатів вимірювань використовується дисплей щільності. Дисплей густини показує інтенсивність події сигналу з колірною градацією. Чим тепліший колір, тим частіше відбувається подія сигналу.

Протягом інтервалу часу збору даних обчислюється ряд БПФ, а результати їх вимірів порівнюються з кадром картки влучень. Він підраховує виникнення результату вимірювання БПФ, який потрапляє у певний діапазон частоти та амплітуди. Діапазон амплітуди відображення ділиться на 320 діапазонів, а кількість частотних діапазонів залежить від розміру БПФ та налаштувань діапазону. По суті, карта попадань є двовимірною гістограмою для частоти і амплітуди.

При включеному автоматичному масштабуванні підрахунки нормалізуються до найвищого значення підрахунку у всій карті влучень, а нормалізованим значенням підрахунку призначається колірна шкала. Якщо авто масштабування відключено, значення лічильників нормалізуються за кількістю вимірювань FFT, виконаних за час збору даних. Призначення значень кольору нормалізованим значенням лічильників перетворює карту попадань на карту пікселів для відображення. Для бінів без попадань (значення лічильника = 0) колір не призначається і бін відображається як прозорий (рисунок 16). 

Малюнок 16. Показано етапи обробки відображення густини для трьох БПФ, отриманих протягом інтервалу часу збору даних.

Дисплей густини також може одночасно відображати до 6 спектральних трас. Спектральні траси є результатом виявлення для всіх БПФ, розрахованих протягом інтервалу збору даних. Виявлення піку та негативного піку вибирає відповідно максимальний або мінімальний рівень амплітуди, виявлений для кожної точки частоти. При виявленні вибірки значення траси є амплітуди з одного БПФ, отриманого протягом інтервалу збору даних (рисунок 17).

Малюнок 17. Показує, як будуються спектральні траси з виявленої амплітуди всіх трьох БПФ, отриманих протягом інтервалу тимчасового збору даних. 

Стан персистенції

Стан збереження управляє тим, як старі перехідні події відображаються на дисплеї щільності. Дисплей густини показує новий кадр картки потраплянь для кожного періоду збору даних. Кожен кадр картки влучень перезаписує попередній кадр картки влучень, якщо тільки бін не прозорий (немає лічильника влучень). Для прозорих бінів колір відповідного біну на попередньому кадрі картки потраплянь зберігається, але він починає зникати до прозорості зі швидкістю, пропорційною часу збору даних/часу збереження, коли стан збереження встановлено на змінний. Для нескінченного збереження згасання відсутнє. Старі влучення залишаються на дисплеї доти, доки вони не будуть перезаписані новими влученнями від пізнішої події сигналу на тій же частоті та амплітуді біну (рисунок 18).

Рисунок 18. Показує, як пікселі дисплея змінюються після кожного захоплення станів змінного та нескінченного збереження.

Спектрограма

Спектрограма відображає діапазон залежно від часу. Кожна лінія спектрограми створюється зі звичайної траси спектру з її амплітудними значеннями, зіставленими з колірною шкалою, що налаштовується користувачем (рисунок 19). Кожна лінія представляє виявлену амплітуду багатьох БПФ протягом часу збору даних, що настроюється користувачем (50 мс - 5 с). Користувач може вибрати три різні методи виявлення: максимум, негативний пік, вибірка. Після кожного інтервалу збору даних нова лінія додається до нижньої частини спектрограми, а найстаріша лінія спектрограми відкидається зверху. Спектрограма має 142 лінії, а максимальний тимчасовий запис становить 142 x час збору даних. Усередині є буфер спектрограми, який зберігає більше 142 ліній, і до даних можна отримати доступ за допомогою команди SCPI.

Малюнок 19. Спектрограма будується за однією лінії за раз. Кожна лінія є результатом трасування, отриманий за один інтервал збору даних.

Спектрограма відрізняється від відображення густини тим, що вона не показує кількість появи події сигналу протягом часу збору даних. Вона просто показує максимальне, мінімальне чи вибіркове значення амплітуди, виявленої протягом часу збирання даних певної частоті сигналу. На малюнку 20 представлений приклад спектрограми, так і відображення щільності.

Малюнок 20. Відображення щільності та спектрограми, що показують активність в діапазоні ISM 2,4 ГГц.

Аналізатор спектру Field Master Pro MS2090A. Зведення основних параметрів

Размер FFT, N = 512 или 1024 точек

Скорость FFT = 263 К/с для 1024 точек FFT, 527 К/с для 512 точек Длина окна FFT, W = от 32 до N/2 Тип окна: Кайзера-Бесселя

RBW = главный лепесток окна 3 дБ полоса пропускания = 2,3 x Fs / W Максимальная скорость входных данных FFT (I/Q), Fs = 200 MSPS

Мин. POI = 2,06 мкс

Мин. обнаруживаемый сигнал = 5 нс

Используемая полоса пропускания FFT (Span) в режиме RTSA = 0,8 x Fs, с максимальным разрешением частоты FFT 110 МГц = Fs / N

ВИСНОВОК

Досягнення в галузі технологій та дизайну дозволили створити перший високопродуктивний портативний аналізатор спектру в реальному часі зі смугою аналізу 110 МГц та 100% ймовірністю тривалості перехоплення 2,06 мкс. Разом з дисплеєм змінної щільності та спектрограмою аналізатор спектру Anritsu Field Master Pro MS2090A добре підходить для вирішення задач з аналізу динамічних подій радіочастотних сигналів та виявлення перехідних перешкод та небажаних прихованих сигналів.

Магазин Gtest® – постачальник Аналізаторів Спектру. https://gtest.com.ua/izmeritelne-pribory/analizatory-radiochastotnogo-spektra