Как выбрать портативный анализатор спектра для вашего применения

Выбор подходящего портативного анализатора спектра — это процесс, требующий всестороннего учета потребностей применения, ключевых параметров производительности, удобства использования и долгосрочной поддержки. Портативные анализаторы спектра серии HAROGIC PX благодаря широкому частотному диапазону, отличной производительности, портативной и надежной конструкции, а также возможности вторичной разработки, призваны расширить ваши возможности в области радиочастотных технологий.

1. Введение — основы и области применения анализаторов спектра

Анализатор спектра — это прибор, используемый для детального измерения и визуализации характеристик целевого сигнала в частотной области, временной области и области модуляции. Это ключевой инструмент в таких областях, как радиочастотная инженерия, телекоммуникации и электроника, для анализа характеристик сигналов, выявления помех или диагностики систем. Ниже приведено введение в основные типы анализаторов спектра:

1.1 Классификация по методу анализа

Анализатор спектра со сканирующей перестройкой (Swept-Tuned): Этот классический анализатор настраивает локальный генератор (LO) для смешивания с входным сигналом для каждой целевой точки частоты. Сигнал промежуточной частоты (IF) фильтруется, а его амплитуда измеряется цифровым детектором перед отображением на экране.

Анализатор спектра на основе FFT: Основное различие между анализатором со сканирующей перестройкой и FFT‑анализатором заключается в методе анализа сигнала промежуточной частоты. В FFT‑анализаторе вместо детектирования напряжения используется FFT‑анализ для получения амплитуды сигнала IF. Поскольку метод FFT позволяет получить информацию об амплитуде до тысяч частотных точек за одно преобразование, во многих случаях он значительно быстрее метода детектирования напряжения. FFT‑анализ является ключевой возможностью современного анализатора спектра. Не рекомендуется рассматривать анализаторы спектра, которые поддерживают только анализ со сканирующей перестройкой. В настоящее время большинство современных анализаторов спектра одновременно поддерживают FFT‑анализ и анализ со сканирующей перестройкой, а лучшие модели также обеспечивают полосу анализа более 25 МГц и более 1K точек FFT‑анализа для более высокой скорости анализа.

Анализатор спектра реального времени (RTSA): RTSA является дальнейшим развитием FFT‑анализатора и значительно усиливает возможности обработки сигналов промежуточной частоты. Он обеспечивает непрерывный FFT‑анализ сигнала IF без «мертвых зон», тем самым устанавливая очень точную зависимость между спектром сигнала и временем. RTSA обычно имеет гораздо большую полосу анализа и скорость анализа, чем обычный FFT‑анализатор, и обеспечивает наилучший опыт измерений.

1.2 Классификация по сценарию применения

Настольные анализаторы спектра: Что касается настольных анализаторов спектра, существует большая разница между бюджетными и высококлассными моделями. Бюджетные настольные анализаторы, созданные для удобства работы на рабочем столе, обычно не обладают хорошими радиочастотными характеристиками и аналитическими возможностями из‑за компромиссов в стоимости, поэтому их не рекомендуется использовать без жестких ограничений по бюджету.

Портативные анализаторы спектра: работают от аккумулятора и оптимизированы для полевых испытаний, измерений и поиска неисправностей. С постоянным развитием технологий новейшие портативные анализаторы спектра могут обеспечивать хорошие радиочастотные и аналитические возможности, иногда даже превосходя большинство бюджетных настольных анализаторов спектра, включая анализ спектра в реальном времени. Некоторые продвинутые модели оснащены сенсорными экранами 8 дюймов и более, а удобство взаимодействия может быть даже лучше, чем у некоторых настольных устройств, что делает их универсальными как для полевых, так и для лабораторных задач. Если портативный анализатор спектра обеспечивает хорошую производительность при сохранении портативности (менее 3 кг), он станет лучшим выбором для полевых применений. Также рекомендуется выбирать качественный портативный анализатор спектра вместо бюджетного настольного, чтобы избежать дублирования инвестиций.

USB‑анализаторы спектра (программно‑определяемые): USB‑анализатор спектра использует компьютер в качестве хоста для настройки параметров и отображения результатов измерений. Такие анализаторы обычно модульные и весят всего несколько сотен граммов, обеспечивая отличную портативность и возможность интеграции в широкий спектр сценариев применения. Производительность USB‑анализаторов сильно различается: некоторые простые модели не обеспечивают показателей уровня измерительных приборов, однако продвинутые USB‑анализаторы могут демонстрировать производительность, сопоставимую с настольными или портативными анализаторами начального и среднего уровня.

2. Как выбрать портативный анализатор спектра — ключевые параметры для рассмотрения

Портативные анализаторы спектра (HSA) привлекают все больше внимания благодаря улучшению их производительности, портативности и эффективной поддержке полевых измерений. В этой статье мы представим ключевые параметры выбора HSA и кратко рассмотрим основные особенности портативного анализатора спектра реального времени серии HAROGIC PX с диапазоном до 40 ГГц.

2.1 Ключевые параметры при выборе HSA

Частотный диапазон: определяет диапазон частот, в котором может работать портативный анализатор спектра. Он должен охватывать частоты сигналов целевого применения. Учитывайте свои задачи, такие как сотовые сети (Sub‑6 GHz, миллиметровые волны), WLAN (2.4/5/6 GHz) и спутниковая связь (диапазоны L, S, C, Ku и др.).

Как правило, безопаснее выбирать диапазон шире вашей максимальной рабочей частоты. Например, при разработке и тестировании маршрутизатора WI‑FI инженерам достаточно HSA с диапазоном частот до 6.3 GHz, если требуется измерить мощность канала целевого сигнала WI‑FI. Если же необходимо проверить спектральную чистоту сигнала Wi‑Fi, включая третьи гармоники, диапазон частот HSA должен покрывать как минимум до 18 GHz. Серия HAROGIC PX HSA предлагает модели с различными частотными диапазонами, начиная от 9 kHz до 9 GHz, 20 GHz и 40 GHz. Диапазон до 40 GHz уже удовлетворяет потребности подавляющего большинства полевых применений.

Скорость сканирования: скорость сканирования является одним из наиболее критичных показателей, влияющих на пользовательский опыт. Хорошие показатели должны сопровождаться высокой скоростью сканирования, иначе длительное время анализа станет неприемлемым. Например, даже если анализатор спектра имеет DANL −160 dBm/Hz, но его скорость анализа очень низкая, пользователям в большинстве случаев приходится использовать более широкий RBW, чтобы удержать скорость сканирования в приемлемых пределах, например около 10 секунд. Для продуктов серии PX характерна одна из самых высоких скоростей анализа на рынке, обеспечивающая высокоскоростные возможности анализа при большинстве настроек. Серия PX позволяет пользователям выполнить сканирование диапазона 10 GHz за десятки миллисекунд при RBW 100 kHz. Высокая скорость сканирования позволяет использовать меньший RBW для охвата широкого частотного диапазона, получая эффективный динамический диапазон, значительно превосходящий обычные портативные и настольные анализаторы спектра.

Для серии PX характерна очень высокая скорость сканирования на рынке и возможность высокоскоростного анализа при большинстве настроек. Серия PX позволяет сканировать диапазон частот 10 GHz за десятки миллисекунд при RBW 100 kHz, а высокая скорость сканирования дает возможность использовать меньший RBW для широкого диапазона частот, получая эффективный динамический диапазон, значительно превосходящий обычные портативные и начального уровня настольные анализаторы спектра.

Спектральная чистота: способность HSA измерять сигнал с минимальным фазовым шумом или паразитными сигналами. Ключевые аспекты спектральной чистоты — фазовый шум, паразитные сигналы и гармоники. Низкий фазовый шум крайне важен для различения близко расположенных сигналов, измерения узкополосных сигналов и оценки качества модуляции (например, EVM). Кроме того, меньшее количество и более низкий уровень паразитных сигналов гарантируют, что сам HSA не вносит помехи, которые можно принять за реальные входные сигналы.

Портативный анализатор спектра HAROGIC PXN-400 40 GHz имеет типичный уровень фазового шума −107 dBc/Hz при смещении 10 kHz на несущей 1 GHz. Типичный уровень паразитных сигналов составляет <−65 dBc. Программное обеспечение анализатора спектра HAROGIC SAStudio4 также предоставляет пользователям стандартный режим измерения фазового шума для удобного выполнения таких измерений.