USB-АНАЛИЗАТОРЫ СПЕКТРА РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ TEKTRONIX (ч.1)
01.04.20171 078

В статье Владимира Макаренко (ChipNews Ukraine #2’2017) приведены основные характеристики широкополосных USB-анализаторов спектра компании Tektronix. Рассмотрены особенности архитектуры анализаторов и их функциональные возможности.

 

При разработке, настройке и эксплуатации систем связи, телекоммуникационного оборудования и других радиоэлектронных систем и устройств практически невозможно обойтись без анализаторов спектра. Однако высокая стоимость настольных широкополосных анализаторов спектра реального времени ограничивает их применение.

Альтернативой таким анализаторам спектра могут служить USB-анализаторы. Такие устройства зачастую не уступают по параметрам и функциональным возможностям стационарным анализаторам, но их стоимость на порядок ниже.

Компанией Tektronix выпускается несколько типов USB-анализаторов спектра: RSA306, RSA503A, RSA507A, RSA603A и RSA607A [1]. Все эти анализаторы подключаются к ПК через интерфейс USB3.0, что обеспечивает высокую скорость передачи данных о параметрах исследуемых сигналов.

Рассмотрим кратко основные особенности и характеристики этих анализаторов.

 

TektronixАнализатор RSA306

 

Tektronix RSA306 (рис. 1) – компактный, портативный анализатор спектра с малым энергопотреблением [2, 3]. Он может работать с ноутбуками и ПК, оснащенными портом USB 3.0, через который осуществляется как питание прибора, так и передача данных. Потребляемая мощность не превышает 4,5 Вт. Фактически RSA306 представляет собой аппаратно-программный комплекс, который содержит во внешнем блоке, подключаемом к ПК (рис. 2), понижающий преобразователь напряжения и быстродействующий АЦП, а в ПК – программный комплекс SignalVu-PC.

Обработку, отображение и хранение данных выполняет ПК, что позволило уменьшить размеры и стоимость самого анализатора.

rsa-usb-spectr-analizers-2

Однако малый размер и малое энергопотребление накладывают свои ограничения на характеристики устройства [2]. Основные характеристики RSA306 приведены в табл. 1.

 

Таблица 1. Основные характеристики анализатора спектра RSA306

 

Параметр Значение
Диапазон частот входных сигналов 9 кГц – 6,2 ГГц
Полоса частот анализа (захвата) 40 МГц
Диапазон измерения мощности от +20 до -160 дБм
Динамический диапазон, свободный от паразитных составляющих -50 дБн
Погрешность измерения амплитуды ±2,0 дБ
Минимальная длительность обнаруживаемого сигнала 100 мкс
Средний уровень собственных шумов на указанной центральной частоте, типичное значение, дБм/Гц 100 кГц -133

-163

-161

-158

-153

10 МГц
1 ГГц
3 ГГц
6,2 ГГц
Фазовый шум на частоте 1 ГГц с указанной отстройкой от несущей, типичное значение, дБн/Гц 1 кГц

10 кГц

100 кГц

1 МГц

-88

-87

-92

-120

Диапазон рабочих температур от -10 до +55 °C
Масса 590 г

 

В RSA306 необработанные данные передаются в ПК через интерфейс USB 3.0, и вся цифровая обработка выполняется программным способом в ПК (рис. 2). Цифровое декодирование данных IQ, фильтрация, преобразования Фурье и расчёты спектра DPX выполняются программным способом.

Во всех анализаторах спектра Tektronix используется технология цифрового фосфора (DPX) с представлением динамических спектров в различном цвете. Для создания DPX-спектров используется специальная трехмерная память, хранящая множество спектров (кадров).

Чтобы ПК мог справиться с обработкой потока данных, поступающим из анализатора со скоростью 224 МБайт/с, нужно чтобы в нем был установлен достаточно производительный процессор (4-ядерным Intel i7 или эквивалентный ему по производительности).

Интерфейс USB 3.0 поддерживает физическую скорость передачи до 5,0 Гбит/с в прямом и обратном направлениях. Поскольку USB 3.0 использует кодирование 8 бит/10 бит, скорость передачи данных ограничена значением 4,0 Гбит/с, а с учётом особенностей работы протокола обмена данными, скорость передачи данных падает примерно до 3,2 Гбит/с.

На выходе понижающего преобразователя частоты (рис. 2) формируется сигнал с верхней частотой в спектре равной 40 МГц. Для преобразования этого сигнала в цифровой код в RSA306 используется 14-разрядный АЦП, частота дискретизации которого составляет 112 МГц. На выходе АЦП скорость потока данных составляет 224 МБайт/с (поскольку каждая выборка упаковывается в 16-разрядное слово). Так как в ПК через USB передаются дополнительно еще временные метки и информация о начале преобразования, то в результате скорость передачи информации уменьшается до 1,8 Гбит/с.

Все задачи по управлению RSA306 выполняет программное обеспечение, работающее на ПК. Это программное обеспечение разделено на две части: RSA306 API и SignalVu-PC. ПО SignalVu-PC представляет собой интерфейс пользователя, который работает на различных аппаратных платформах (в анализаторах спектра и осциллографах) и обеспечивает однотипное управление и единообразное отображение данных в одном формате на всех приборах. Кроме того, это программное обеспечение можно использовать автономно (без привязки к конкретному измерительному прибору) для воспроизведения и анализа ранее захваченных сигналов.

RSA306 API представляет собой интерпретатор команд, который преобразует команды управления, поступающие из SignalVu-PC, в команды управления анализатором спектра. Перечень команд API общедоступен и может использоваться программистами для написания собственных программ управления и отображения для RSA306.

Бесплатное ПО SignalVu-PC позволяет …

 

Продолжение статьи >>>

 


vd-mais-professional-distributorПолучить подробную мнформацию о современных измерительных приборах для разных отраслей Вы можете, обратившись в отдел измерительного оборудования фирмы VD MAIS – официального дистрибьютора продукции Tektronix в Украине.