Аналізатори спектру, як хобі. ЧАСТИНА 2

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

Додаткові можливості з опцією U01:

Граничні лінії та граничні шаблони з компаратором меж
Реєстрація даних пікових значень, повних трас або зображень екрану від таймера, зовнішнього тригера або межі компаратора
Запуск розгортки від зовнішнього тригера чи компаратора меж
Таблиці компенсації, фіксовані зміщення та компенсація 75R
Можливість відображення вмісту екрана на ПК

Рисунок 7. PSA2702T з відкинутим захистом екрану. Захист можна зняти та додати ззаду, щоб підперти пристрій.

Усунення несправностей за допомогою PSA2702T та приєднаного зонда виконується швидко та легко. Приєднавши зонд ближнього поля безпосередньо до аналізатора ви отримуєте ідеальний ручний детектор викидів. Хоча у пристрою відсутні стандартні смуги пропускання ЕМП (наприклад, 120 кГц), я не вважаю це обмеженням усунення несправностей. Зазвичай ви шукаєте відносних змін. Після того, як виправлення будуть реалізовані, настане час виміряти ваш продукт у камері з належним обладнанням, як зазначено у відповідних стандартах ЕМС.

Резюме – Хоча PSA2702T не пропонує типові смуги пропускання ЕМІ або квазіпікове виявлення, він включає ряд дуже зручних функцій для загального усунення несправностей ЕМС. Такі речі, як маркери, пошук піків, усереднення, утримання піків, пам'ять форми сигналу, шкала амплітуди в дБм або дБмкВ, захоплення екрану та пам'ять налаштування приладу – не кажучи вже про портативність – є дуже потужними інструментами для інженера ЕМС.

Використання цього недорогого приладу для виконання початкового усунення неполадок перед відправкою продукту на випробувальний полігон для перевірки на відповідність вимогам заощадить гроші і час. Цей портативний аналізатор спектра можна придбати приблизно за щомісячну вартість оренди настільного аналізатора. Я настійно рекомендую придбати PSA2702T-USC, який включає захисний футляр для перенесення, опцію U01 і кабель живлення 12 В постійного струму. Дистриб'ютором у США є Saelig Electronics або Newark Electronics, і він продає вищезгаданий пакет менш ніж за 1800 доларів.

Ручний аналізатор спектру AIM-TTi PSA6005 – Thurlby Thandar також має модель PSA6005 із частотою 6 ГГц, яка використовує той самий корпус, що й PSA2702T (див. рис. 8).

Більшість функціональності та специфікацій залишилася такою ж, як у моделі PSA2702T, але вона охоплює діапазон від 10 МГц до 6 ГГц. AIM-TTi продає більш дешевий пристрій PSA3005, який має схожі характеристики, але має верхню межу частоти 3 ГГц. Аналізатори нової серії включають набагато більше смуг роздільної здатності (RBW) від 300 Гц до 10 МГц у шаблоні 1:3:10.

Відеосмуги можна налаштовувати у тому ж діапазоні або фіксувати на RBW. Вертикальний масштаб може бути 1, 2, 5 або 10 дБ на поділ. Це суттєве покращення порівняно з RBW PSA2702T всього 15 кГц, 280 кГц та 1 МГц. Є два маркери, які можуть зчитувати амплітуду та частоту, а також дельту. Можна визначити граничні лінії, і пристрій можна запрограмувати на звуковий сигнал, зупинку розгортки, реєстрацію розгортки або видачу вихідного імпульсу при перевищенні межі. Надається безкоштовне програмне забезпечення PSA Manager, яке може керувати багатьма функціями та відображати форми сигналів. При використанні разом із опцією U02 воно забезпечує дуже потужний інструмент.

Пристрій може відображати амплітуди в дБм, дБмкВ, мВ або мкВт, і є чотири опорні рівні: +20, 0, -20 і -40 дБм - покращення порівняно з двома рівнями для PSA2702T 0 і -20 дБм. Пристрій включає детектори для альтернативного піку (за замовчуванням), негативного піку, позитивного піку, вибірки, лінійного середнього, логарифмічного середнього та середньоквадратичного. Точність амплітуди та частоти прийнятна для пристрою такого розміру та підходить для загальних цілей усунення несправностей. Однак, вам захочеться перейти на лабораторний аналізатор для найбільш точних вимірювань або тестування на відповідність. Конфігурації налаштувань можна зберігати та викликати, а екран можна захоплювати та зберігати у внутрішній пам'яті або на USB-накопичувачах. На даний момент підтримуються не всі флеш-накопичувачі; будуть працювати лише ті, які відповідають класу USB Mass Storage Class (MSC) та мають ємність від 32 МБ до 32 ГБ.

Опція U02 забезпечує безліч додаткових функцій, запускається розгортка, граничні шаблони і компаратор, маркери каналів, передустановки користувача, автоматичні вимірювання реєстрації даних, таблиці зсувів і компенсації, демодуляцію форми сигналу і «Перегляд на ПК», де форма сигналу може бути відправлена на ПК через USB для навчальних цілей. Опція USC включає м'який чохол для перенесення.

Рисунок 8. PSA6005 з набором приладдя та футляром для перенесення (опція USC).

Усунення несправностей за допомогою PSA6005 та приєднаного зонда відбувається швидко та легко. Пристрій досить чутливий з великим двооборотним зондом Beehive loop, тому підсилювач зазвичай не потрібен. Приєднавши зонд безпосередньо до аналізатора, ви отримуєте ідеальний ручний детектор випромінювань. Хоча пристрій відсутні стандартні смуги пропускання ЕМП (наприклад, 120 кГц для частот від 30 до 1000 МГц), я не вважаю це обмеженням в процесі усунення несправностей. Я просто використовую 100 кГц.

Випромінювання можна записувати за допомогою знімків екрана (формат bmp) або таблиць змінних, розділених комами (або розділених) (csv), які можна зберігати та імпортувати в улюблену електронну таблицю (див. малюнок 9). Що мені особливо подобається, так це необмежену кількість налаштувань приладу, які я можу зберегти. Мої улюблені включають 30-200 для низькочастотних випромінювань, 100-500 МГц для більшості моїх типових завдань усунення несправностей, 2,4-2,7 ГГц для сніфінгу Wi-Fi і Bluetooth або 5,5-5,7 для діапазону Wi-Fi 5 ГГц.

Рисунок 9. Знімок екрана, який показує типовий сигнал цифрового телебачення "по повітрю".

Хотілося б, щоб нижній діапазон частот від 1 до 10 МГц не було втрачено, оскільки це важливо для вимірювань кондуктивних випромінювань. Нарешті, час роботи від батареї набагато коротший - 3 години (мінімум) проти 8 годин для 2,7 ГГц PSA2702T.

Резюме – хоча PSA6005 не пропонує типові смуги пропускання ЕМІ або квазіпікове виявлення, він включає ряд дуже зручних функцій для загального усунення несправностей ЕМС. Такі речі, як маркери, пошук піків, усереднення, утримання піків, пам'ять форми сигналу, шкала амплітуди в дБм або дБмкВ, захоплення екрану та пам'ять налаштування приладу – не кажучи вже про портативність – є дуже потужними інструментами для інженера ЕМС.

Зазвичай я використовую цей інструмент, щоб отримати загальне уявлення про випромінювання від великої системи, а потім використовую його або настільний аналізатор для виконання початкового пошуку та усунення несправностей. Я рекомендую придбати PSA6005-USC, який включає захисний футляр для перенесення, опцію U02 (кілька поліпшень ЕМС), телескопічну антену і кабель живлення 12 В постійного струму. Дистриб'ютори США включають Newark Electronics і Saelig Electronics.

Rohde & Schwarz FPH Spectrum Rider – є ще один варіант, який варто розглянути, оскільки він відносно доступний з огляду на те, що його характеристики схожі з лабораторними аналізаторами. Rohde & Schwarz анонсували свій портативний аналізатор FPH Spectrum Rider, базова ціна якого починається від 5280 доларів (див. малюнок 10). Я також рекомендую опцію із вбудованим підсилювачем за 440 доларів. У мене була можливість зробити огляд цього приладу, і я був приємно вражений. Пристрій має багато функціональних можливостей більш дорогих аналізаторів, але являє собою компактний портативний прилад з живленням від батареї.

Хоча пристрій і називають «ручним», він більш ніж простий. За форм-фактором воно відповідає багатьом конкурентам, таким як Keysight та Anritsu, але все одно важить цілих 5,5 фунтів. Ремінець збоку допомагає утримувати його однією рукою, але я не хотів би носити його однією рукою занадто довго. Також є зручна задня складна опора, яку трохи складно відстебнути, тому що там мало за що вхопитися, але після розгортання вона надійно підпирає пристрій. Під опорною ніжкою ви знайдете змінну літій-іонну батарею та слот для картки micro SD для зберігання даних та знімків екрану.

Всі елементи керування приладом чітко розташовані, і мені дійсно не знадобилося керівництво користувача, щоб почати користуватися ним. Пристрій налаштовується від 5 кГц до 2 ГГц з опціями 3 або 4 ГГц. Хоча немає опції слідкуючого генератора, пристрій може багато чого запропонувати у плані точності та корисних функцій. Термін служби батареї становить вісім годин, і воно вологонепроникне, з дисплеєм, що легко читається навіть при яскравому сонячному світлі. Ідеально підходить для використання у польових умовах!

Рисунок 10. Портативний аналізатор спектру Rohde & Schwarz FPH "Spectrum Rider". Характеристики дуже схожі на набагато дорожчі аналізатори лабораторної якості, а базова ціна становить лише 5280 доларів.

Основні елементи управління: частота, смуга пропускання, розгортка, трасування та вимірювання, а також маркер розташовані над цифровою клавіатурою, а діапазон та амплітуда спускаються вниз ліворуч. Вище знаходяться системні клавіші: передустановка, налаштування, режим, лінії, збереження/дзвінок та захоплення екрану - які мені, до речі, подобаються. Ви можете налаштувати текст імені файлу в налаштуваннях, і тоді натискання кнопки захоплення екрана автоматично збільшує лічильник. Файли зберігаються у форматі JPEG або PNG.

Налаштування меж частоти просте. Ви можете встановити центр/діапазон або верхню/нижню межу. Управління зміщенням частоти дозволяє зрушувати спектр, що відображається з кроком 1 Гц. Кнопка смуги пропускання дозволяє керувати ручним або автоматичним налаштуванням смуги пропускання. RBW можна встановити від 3 Гц до 3 МГц у послідовності 1/3/10. Аналогічно час розгортки можна встановити вручну або встановити автоматичний режим. Налаштування може виконуватись від 20 мс до 1000 секунд. Колесо прокручування має центральну кнопку, яка служить елементом управління «введення». Верхня панель включає вхідний порт, зовнішній тригер/зовнішній опорний вхід, роз'єм для навушників та кілька портів USB. Ліва бічна панель включає роз'єм для зарядного пристрою акумулятора та слот безпеки. Права бічна панель включає порт Ethernet та USB. Прилад можна керувати дистанційно за допомогою портів Ethernet або USB через стандартне управління SCPI або VISA. Всі порти мають прогумовані кришки для захисту від негоди.

Керування маркером дозволяє знаходити піковий сигнал (новий маркер), який негайно підключається до колеса прокручування. Доступно шість маркерів з відповідними показаннями дельта-частоти та амплітуди на верхньому дисплеї. Крім того, встановлення маркера на певний сигнал і наступне натискання функції маркера відкриває налаштування демодуляції для AM та FM. Мені подобається, що мітка маркера («M1») розташована поза трасою.

Настільні аналізатори

Для серйознішого усунення неполадок ЕМС є кілька доступних варіантів якісних настільних аналізаторів. До них відносяться Rigol DSA815 та Siglent SSA3000X-серії. Всі вони перераховані досить точні для попереднього тестування на відповідність, коли ви встановлюєте постійний або тимчасовий 3-метровий випробувальний діапазон усередині компанії, щоб прямо порівнювати вимірювання з результатами випробувальних лабораторій.

Rigol DSA815TG – якщо і був один аналізатор спектру, який наробив багато шуму, коли його було випущено кілька років тому, то це бюджетний аналізатор спектру Rigol DSA815 ($1295), який налаштовується від 9 кГц до 1,5 ГГц (див. малюнок 11). Опція генератора, що слідкує, обійдеться в додаткові $200 (настійно рекомендується), а опція EMI, яка забезпечує квазіпікове виявлення і три загальні смуги дозволу EMI (всі вони необхідні для відповідності більшості сучасних стандартів EMC), коштує додаткових $600. Є й низка інших доступних опцій.

Рисунок 11. Rigol DSA815TG з стежить генератором (фото надано Rigol Electronics).

Великий кольоровий екран (800×480 WVGA) чіткий і легко читається (див. рис. 12). Елементи управління організовані в логічні групи, які значною мірою дублюють те, що можна знайти на більшості висококласних аналізаторів спектру. Крім звичайних кнопок частоти, діапазону та амплітуди, основні групи включають управління, маркер, вимірювання, утиліту та редагування (цифрове та текстове введення). Вертикальний ряд програмних кнопок вибирає вторинні функції. Внизу вздовж лівого боку ви знайдете стовпець значків стану аналізатора. Також є клавіша "допомога", яка опише вам кожен елемент керування.

Рисунок 12. DSA815 може автоматично відображати десять верхніх піків випромінювання. Фото надане Rigol Electronics.

Хоча рекламувалося «до -135 дБм середнього рівня шуму (DANL), що відображається», на практиці він був скоріше порядку від -60 до -90 дБм, залежно від діапазону частот і задіяних смуг дозволу. Найчастіше використовуються елементи керування знаходяться на відстані одного або двох натискань кнопок.

Легко зберігати знімки екрана та зберігати/викликати налаштування інструментів. Спосіб іменування файлів чимось схожий на введення тексту на стандартних (не «розумних») мобільних телефонах і досить швидкий. Хоча було б добре мати можливість підключати клавіатуру для цієї мети.

Однією з функцій, яку я часто використовую, є лінія відображення. Встановивши її на базовому показанні емісії, ви можете приступити до спроби різних виправлень, відстежуючи свій прогрес. На жаль, вона дещо зарита у структурі меню.

Siglent Technologies SSA3000X-Series – Siglent Technologies, що базується в Китаї, випустила свою серію недорогих аналізаторів SSA3000X спектру кілька років тому. Він використовує той самий компактний форм-фактор, що і Rigol, але трохи ширше, щоб вмістити ширший відеодисплей (див. рис. 13). Базовий блок налаштовується від 9 кГц до 2,1 ГГц, інша модель досягає 3,2 ГГц. З того часу вони випустили багато моделей з більш високою пропускною здатністю, а також аналізатори в реальному часі.

Є аналогічна опція генератора ЕМІ та відстеження. Схема керування схожа на Rigol і проста у використанні. Обидві моделі Siglent пропонують трохи покращені характеристики щодо амплітудної точності та частотної роздільної здатності. Вони також відображають більше трас та маркерів, а безкоштовне програмне забезпечення для Windows PC допомагає визначати граничні лінії та виконувати автоматизоване попереднє тестування на відповідність та документування.

Рисунок 13. Аналізатор спектру серії Siglent SSA3000X налаштовується від 9 кГц до 2,1 ГГц чи 3,2 ГГц залежно від моделі.

Огляд спектрального аналізатора Swept

Хоча RF Explorer, AirSpy і TinySA симпатичні і можуть допомогти в усуненні проблем з викидами при обмеженому бюджеті, будь-який інший серйозніший аналізатор повинен підійти вам краще. Моїм перевагою для польового використання залишається AIM-TTi PSA2702T, тому що він швидкий у використанні, добре поміщається у транспортний кейс і не потребує носіння другого елемента обладнання. Rohde and Schwarz Spectrum Rider набагато вищої якості і також добре працюватиме в польових умовах.

Перевага аналізаторів Rigol або Siglent в тому, що вони точніші, ніж AIM-TTi PSA2702T, і включають підсилювач, стежить генератор, смуги пропускання ЕМІ і квазіпіковий детектор. Однак за базовою ціною вони обмежені лише 1,5 або 2,2 ГГц відповідно.

Генератори стеження є цінним інструментом для пошуку несправностей, що дозволяє визначати резонанси, втрати в кабелі та відгуки фільтрів. Звичайно, і Rigol, і Siglent, а також основні виробники мають моделі, які працюють на високих частотах за додаткову плату.

Магазин Gtest® зі свого боку пропонує розглянути АНАЛІЗАТОРИ СПЕКТРУ МОДЕЛЬНОГО РЯДУ XSA800 OWON.

Частотний діапазон 9kHz -1.5GHz
160 dBm Середній рівень шуму, що відображається (DANL)
Фазовий шум -80 dBc/Hz @1GHz при зміщенні 10 kHz
Точність за амплітудою не більше -1.5 dB при точному налаштуванні приладу (заводське налаштування за замовчуванням - 3dB)
1 Hz мінімальна величина роздільної здатності по смузі пропускання (RBW)
EMI комплект для попереднього тестування, додаткове програмне забезпечення для випробувань на ЕМС (електромагнітна сумісність)
Додатковий генератор стеження/трекінг генератор (стандартне прикладне програмне забезпечення генератора стеження, може бути дистанційно адаптоване відповідно до поточних прикладних завдань)
Функціональна графіка режиму «водоспад», аналіз якості сигналу модуляції, демодуляція акустичних сигналів тощо цілий ряд стандартних і розширених функцій тестування
Стандартна перевірка «Годен/Не придатний» на місці та функція оповіщення
Адаптація до цифрових технологій проміжної частоти
Множинні інтерфейси: U