Gsp 7830 руководство по эксплуатации

В статье рассказывается о новой модели популярного бюджетного анализатора спектра GSP-7830 компании GW Instek с полосой пропускания до 3 ГГц. Модель отличается от предшественников улучшенными техническими характеристиками, новым цветным TFT-дисплеем, широким набором внешних интерфейсов (в том числе USB и VGA), а также набором дополнительных функций, которые расширяют возможности по наблюдению и анализу радиочастотных сигналов.

Введение

Анализаторы спектра (АС) используются для измерения параметров сигнала в частотной области. Исследуемый сигнал поступает на вход АС через измерительный кабель, либо непосредственно с приёмной антенны. В традиционных АС информация о сигнале выводится на дисплей в виде частотного спектра, получаемого посредством перестройки входного фильтра. Такой способ измерения магнитуды сигнала является наиболее распространённым. Дополнительно измеренный сигнал может проходить цифровую обработку. Спектрограмму можно сохранить в памяти прибора, осуществляя курсорные и автоматические измерения. Такие цифровые сканирующие АС в настоящее время получили наибольшее распространение, поскольку обладают широким динамическим диапазоном, способны демодулировать сигнал (АМ, ЧМ), могут совмещать в себе несколько типов приборов (измеритель АЧХ, измеритель КСВН, измеритель мощности и др.), обладают небольшими массо-габаритными показателями.

Рис. 1. Цифровой анализатор спектра GSP-7830 компании GW Instek

АС GSP-7830 (см. рис. 1) компании GW Instek относятся именно к таким сканирующим цифровым анализаторам спектра. В настоящее время в серии анализаторов этой компании имеются три модели на полосы частот: 1; 2,7 и 3 ГГц.

Основные характеристики АС

К основным характеристикам АС относят следующие:
1. Частотный диапазон. Границы частотного диапазона определяют пределы, в которых анализатор спектра выполняет своё функциональное назначение.
2. Уровень собственных шумов. Этот параметр определяет порог, ниже которого АС не различает внешний сигнал и шум. Это самый низкий уровень сигнала, который можно измерить АС.
3. Негармонические искажения, или ложный шум. В отличие от собственных шумов, этот параметр проявляется в виде появления ложных гармоник, являющихся сигналом внутренних комбинационных частот АС.
4. Гармонические искажения. АС самопроизвольно создаёт гармонические искажения во входном сигнале (см. рис. 2). Таким образом анализатор усиливает истинную гармонику (гармонику сигнала) и измерения оказываются ошибочными.

Рис. 2. Гармонические искажения АС

5. Интермодуляционные искажения — нелинейные искажения, со­здаваемые усилительными схемами АС. При подаче на вход анализатора спектра двухтонального сигнала (частоты основных гармоник f0 и f1), интермодуляционные искажения проявятся в виде комбинационных составляющих с частотами, являющимися суммой и разностью основных и гармонических частот входных сигналов. Эти ложные гармоники взаимодействуют с друг другом, создавая практически бесконечный ряд частотных составляющих.
6. Фазовый шум. Показатель определяет «чистоту» принимаемого сигнала. При измерении таких параметров, как дрожание или флюктуаций сигнала, этот параметр АС является определяющим. Принято описывать фазовые шумы значением спектральной плотности мощности в одной боковой полосе на выбранной частоте отстройки от несущей. На рисунке 3а показана спектрограмма двух сигналов с разными фазовыми шумами, а на рисунке 3б — метод измерения фазового шума.

Рис. 3. А. Спектрограмма сигнала с различными фазовыми шумами; Б. Метод измерения фазового шума

7. Динамический диапазон. Это диапазон амплитуд, в котором возможно проведение измерений с указанной точностью. В АС разных производителей этот параметр может быть нормирован по-разному. Например, можно назвать динамическим диапазоном уровень, на который влияют интермодуляционные искажения. Если на каких-то частотах измеряемого сигнала проявляются ложный шум или гармонические искажения, то это тоже ограничит динамический диапазон. В большинстве случаев динамический диапазон рассчитывают как разность максимально измеряемого значения амплитуды и уровня собственных шумов анализатора спектра. Также динамическим диапазоном можно назвать уровень сигнала, который умещается на дисплее анализатора (80 или 100 дБ) без сдвига опорного уровня. Всё зависит от того, какой тип измерений существенен, а каким можно пренебречь (см. рис. 4).

Рис. 4. Иллюстрация понятия «динамический диапазон»

Оценив спецификацию АС, возможно сделать вывод о его пригодности для решения измерительных задач с метрологической точки зрения. Однако на выбор той или иной модели влияют не только метрологические параметры, но и многие другие: программное обеспечение, массо-габаритные показатели, универсальность применения, возможности автономной работы от аккумуляторов и т.д. Немаловажный критерий в выборе анализатора — соотношение технических возможностей и цены.

Основные функциональные возможности анализатора GSP-7830 с полосой частот 3 ГГц

Унаследовав преимущества предыдущих моделей (широкий набор функциональных возможностей, удобство в применении, малый вес и габариты при бюджетной стоимости и некоторые другие), новый прибор обладает улучшенными техническими характеристиками. К последним отнесем: плотность собственных шумов анализатора –150 дБм/Гц (до –162 дБм/Гц с опциональным предусилителем), более быструю развёртку 50 мс, большую полосу частот входного сигнала и обзора, расширенные возможности по синхронизации, анализу сигналов и управлению процессом измерений. В новом АС имеется большой набор интерфейсов, которые дополняют измерительные ресурсы и возможности в части управления и протоколирования.
Помимо метрологических характеристик, современные АС обладают качествами, позволяющими более быстро, просто, а самое главное, более достоверно производить измерение параметров сигнала. Многолетний опыт в производстве АС позволил компании GW Instek разработать анализатор спектра с учётом современных требований, сохранив при этом бюджетную стоимость и сбалансированность технических возможностей.
Функция «Автоустановка». Эта новая функция существенно облегчает работу с анализатором спектра, позволяя быстро, одним нажатием кнопки, синхронизировать сигнал и установить оптимальные настройки для отображения этого сигнала. Это облегчает настройку на стандартные сигналы и позволяет быстрее приспособиться к работе с анализатором.
Режим «АВТОпоследовательность». Этот режим позволяет запрограммировать анализатор спектра на выполнение определённой последовательности команд (до 10) или режимов тестирования. К примеру, управлять изменением режимов и настроек шаг за шагом (максимально до 20) повторным нажатием одной и той же кнопки или задавать целые испытательные процедуры, не прибегая к использованию программного обеспечения.
Измерение. Анализатор обеспечивает измерение различных видов: мощность радиосигнала, соотношение мощностей в смежных каналах, пропускная способность канала связи, измерение джиттера. При этом на спектрограмме область измерения выделяется цветным маркером, для разных каналов цвет маркеров также различен. Внизу под спектрограммой отображается результат измерений.
Допусковый контроль. Создание при помощи этой функции своих собственных шаблонов позволяет пользователю быстро определять соответствие измеряемых параметров сигнала допустимым пределам. Такая функция существенно облегчает проведение измерений на соответствие различным стандартам, а также на поточном производстве.
Маркерные измерения. При помощи 10 маркеров очень удобно проводить Δ-измерения (измерение разности значений), измерение пиковых значений, определять экстремумы, проводить точные амплитудные и частотные измерения. Таблица под спектрограммой содержит меняющиеся в реальном времени измеряемые параметры сигнала (см. рис. 5).

Рис. 5. Маркерные измерения

Разделение экрана (Split-screen). Режим разделения экрана позволяет на одном экране наблюдать один и тот же сигнал в двух разных окнах. Каждое окно имеет свои настройки, определяемые пользователем. Эта функция наиболее полезна при гармоническом анализе сигнала.
Независимые развёртки. Позволяют выводить на дисплей три развёртки (см. рис. 6), применяя для каждой собственные алгоритмы обработки: пиковый детектор, усреднение, вывод по шаблону и т.д. Возможно также проводить математические операции, используя сохранённые развёртки.

Рис. 6. Три независимые развертки позволяют применять для каждого сигнала свой алгоритм обработки

Информация о настройках. В GSP-7830 вся информация о настройках или выбранных режимах работы, а также установленных опциях выводится в виде иконок на панели под основным окном. Иконки наглядно, в простых графических символах, предоставляют пользователю полную информацию о состоянии прибора. Такое предоставление упрощает настройку на нужный сигнал, а также исключает возможность ошибочных измерений.
Функция амплитудно-частотной коррекции. Возможно введение поправочных коэффициентов при измерении амплитуды сигнала. Такие поправки вводятся для компенсации вносимых ослаблений антенно-фидерными устройствами перед проведением измерений. Возможно сохранять до пяти корректировочных таблиц, в каждой из которых может содержаться до 30 поправок на различные частоты.
Батарейное питание. Для работы в полевых условиях GSP-7830 имеет опцию батарейного питания. С этой опцией АС обеспечивает не менее трех часов автономной работы. Помимо сетевого питания ~220 В, возможно питание от постоянного напряжения 12 В. В перечне предлагаемых опций: адаптер AC/DC, кабель-адаптер для питания от автомобильного прикуривателя. Таким образом, разработчиками достигнута максимальная универсальность питания прибора для любых условий эксплуатации и измерительных задач.
Внешние интерфейсы. В GSP-7830 широкий выбор интерфейсов управления и подключения внешних устройств: USB host/device, RS-232, VGA, и GPIB (опционально). Использование интерфейса USB позволяет использовать флэш-накопитель для быстрого сохранения результатов измерений для последующего анализа и протоколирования. Для подключения к внешнему монитору или вывода изображения на проектор в GSP-7830 добавлен VGA-разъём. Использование интерфейса VGA позволяет осуществлять вывод дисплейной информации на внешний монитор или проектор, тем самым более гибко использовать анализатор в сфере образования (для демонстрации возможностей) и при удалённом мониторинге радиочастотного спектра.
Дополнительные принадлежности. Для обеспечения работы в различных измерительных трактах требуется значительная номенклатура СВЧ-соединителей. Учитывая это, Good Will Instek предлагает большой перечень адаптеров, переходов, нагрузок и аттенюаторов, измерительных кабелей, а также готовых измерительных комплектов. Помимо этого, доступны для заказа сопутствующие аксессуары: мягкие кейсы, заглушки, панели для крепления в 19” стойку и т.д. Дополнительные опции: следящий генератор (трекинг-генератор), фильтры ЭМС, демодулятор АМ/ЧМ позволяют применять GSP-7830 в решении широкого круга задач спект­рального анализа в диапазоне до 3 ГГц.
Основные характеристики АС семейства приведены в таблице 1, более подробные сведения изложены в [1].

Таблица 1. Сравнение основных технические характеристик анализаторов спектра GW Instek

Литература