Analizzare lo spettro dei segnali

STRUMENTAZIONE –

Strumenti molto versatili e utilizzati soprattutto nel campo delle telecomunicazioni, gli analizzatori di spettro consentono di effettuare automaticamente tutte le misure necessarie per progettare apparecchiature secondo le specifiche degli standard di trasmissione.

La continua diffusione delle applicazioni wireless e il crescente interesse verso le problematiche di compatibilità elettromagnetica rendono oggi gli analizzatori di spettro uno degli strumenti indispensabili per il laboratorio e le misure sul campo. Il mercato di questi dispositivi è cresciuto rapidamente negli ultimi anni, rappresentando oggi uno dei segmenti principali del settore dei dispositivi di test e misura. Di seguito sono presentate alcune delle novità proposte dai principali produttori.

Anritsu - MS272xC è l'innovativa serie di analizzatori di spettro portatili proposta da Anritsu e premiata quest'anno da Frost & Sullivan con il New Product Innovation of the Year Award. I dispositivi coprono la banda da 9 KHz a 43 GHz, con risoluzione da 1 Hz a 10 MHz. Il range dinamico ed il livello di rumore Danl (misurati a 1 Hz RBW) sono rispettivamente di 104 dB e -160 dBm; il rumore di fase (a 10 kHz di offset a 1 GHz) è -100 dBc/Hz. I dispositivi supportano misure di occupazione di banda, potenza di canale, Acpr, C/I; implementano rivelatori peak e quasi-peak. Dispongono di diverse opzioni tra cui ricevitore Gps, Power Meter (mediante sensore Usb esterno), I/Q Waveform Capture, Signal Analyzer (per segnali, ad esempio, Gsm/Edge, W-Cdma/HSPA+, Cdma, Lte, WiMax). I dispositivi sono compatibili con le specifiche MIL-PRF-28800F Class 2 per quanto concerne la tolleranza a shock e, ovviamente, con le principali normative EN per quanto concerne la compatibilità elettromagnetica. Lo schermo ha risoluzione 800 x 600; la batteria è di tipo Li-Ion con durata tipica di 2,5 ore. Le dimensioni sono 315 mm x 211 mm x 77 mm; il peso circa 3,8 kg. Porte Usb/Lan consentono la connessione ad un Pc remoto dove l'applicativo Master Software Tool rende quindi disponibili funzionalità di vario tipo, come scanning automatico di canali, gestione data-base, analisi dati, generazione di report. Gli MS2830A-044/45 sono invece analizzatori di segnali con funzionalità opzionale di analizzatore di spettro. I dispositivi operano nell'intervallo fino a 43 GHz, con possibilità di estendere le misure fino a 110 GHz mediante mixer esterno. Il range dinamico è piuttosto elevato, nominalmente 157 dB a 40 GHz con livello di rumore Danl di -144 dBm/Hz; l'accuratezza totale è di ± 0.5 dB fino a 4 GHz, la larghezza di banda di analisi è 10 MHz ma vi è anche l'opzione a 31,25 MHz. La capacità di memoria interna è fino a 100 Msamples per misura; è prevista una funzionalità di riproduzione dei dati memorizzati. I dispositivi possono inoltre essere usati come down-converter wideband; la frequenza di uscita IF è 1875 MHz e il guadagno -10 dB.

Agilent - Nel marzo di quest'anno, Agilent ha annunciato la disponibilità del nuovo N9038A MXE Emi receiver, un analizzatore di spettro per misure d'interferenza elettromagnetica. Il dispositivo s'inserisce nella serie X degli analizzatori di spettro di Agilent che comprende, tra gli altri, i modelli high-end PXA, la famiglia mid-range MXA e le soluzioni economy-class EXA e CXA. L'N9038A si caratterizza, in particolare, per l'elevata accuratezza (±0,75 dB a 1 GHz) e la ripetibilità (-167 dBm Danl a 1 GHz) della misura che consentono di soddisfare i requisiti CISPR 16-1-1 2010 per le apparecchiature di misura dei disturbi radio nella banda fino a 18 GHz; il rumore di fase, misurato anch'esso a 2 GHz, è di -106 dBc/Hz (con offset di 10 kHz). L'N9038A MXE è compatibile pure con le raccomandazioni MIL-STD-461 ed è classificato come dispositivo compatibile LXI di classe C; supporta il linguaggio di comando SCPI. Disponibile nelle due diverse versioni operanti negli intervalli da 20 Hz fino a, rispettivamente, 8,4 GHz e 26,5 GHz, dispone di tutte le principali funzioni di rivelazione di segnale (peak e quasi-peak detector, Emi average ed RMS average); la larghezza di banda di analisi è 25 MHz (10 MHz nella versione standard). Supporta fino a 3 misure simultanee in tempo reale per il monitoraggio continuo dei segnali; implementa la soluzione Agilent Strip Chart che consente di registrare fino a 20 minuti di dati. Basato su sistema operativo Windows XP Professional, supporta l'interfaccia utente tipica dei dispositivi della serie X, dispone di porta di comunicazione Usb 2.0, GPIB e 1000Base-T; è dotato di hard-disk rimovibile per la sicurezza dei dati. L'N9344C e N9343C sono invece i due nuovi analizzatori di spettro portatili introdotti sempre quest'anno dall'azienda californiana. Operanti nella banda da 1 MHz fino a, rispettivamente, 20 GHz e 13,6 GHz (con selezione della frequenza con risoluzione di 9 KHz), i dispositivi si caratterizzano per le elevate prestazioni RF (Danl di 155 dBm/Hz, sweep time < 2 ms, accuratezza di ampiezza di ±1.3 dB). Supportano misure simultanee di fino a 20 canali e misure di potenza ad elevata accuratezza in unione con la serie di sensori Agilent U2000; dispongono di funzioni di analisi di spettri Am, Fm, Ask e Fsk. Sono inoltre dotati di ricevitori Gps per la localizzazione e la geo-referenziazione dei dati; supportano controllo remoto mediante connessione Usb/Lan. Sono conformi alle raccomandazioni MIL-PRF 28800 Class 2 per apparecchiature di test in ambienti non protetti e non controllati. L'uso è facilitato dall'adozione di Lcd e keypad con controllo automatico di retroilluminazione e luminosità al fine di consentire una comoda visione in diverse condizioni di luce; sono disponibili vari pulsanti dedicati all'esecuzione di tipiche misure oltre ad un comando per la cancellazione immediata dei dati registrati per maggiore sicurezza. Un task planner (opzionale) consente l'automazione dei test, garantendo una riduzione del tempo di setup di fino al 95 %. I dispositivi risultano piuttosto compatti (318 x 201 x 69 mm); il peso è contenuto (3,6 Kg) e la durata della batteria buona (3,5 ore).

Tektronix - RSA6000 è la serie di punta di analizzatori di spettro proposta a catalogo da Tektronix. Il modello RS6120A è stato incluso da Edn nella lista dei 100 migliori prodotti del 2009. Copre l'intervallo di frequenze da 9 kHz a 2 GHz con accuratezza assoluta in ampiezza di ±0.5 dB e livello di rumore Danl (a 2GHz) di -151 dBm/Hz. La larghezza di banda di acquisizione è fino a 40 MHz ma è disponibile l'opzione a 110 MHz; la capacità di acquisizione è di 1,7 s in tale configurazione e sale fino a 1,46 ore con larghezza di banda minima (10 kHz). Supporta misure di potenza di canale, ACLR, CCDF e Obw/Ebw, tempo di salita, larghezza di impulso, fase impulso-impulso. E' disponibile l'opzione per l'analisi di segnali modulati; oltre alle modulazione standard Qam, QPSK, S-OQPSK, S-BSKP sono supportati pure schemi Ofdm per l'analisi dei protocolli WiMAX e 802.11. Il dispositivo è di tipo da banco, con dimensioni di 282 mm x 473 mm x 531 mm e peso di 26,4 kg. Dispone di hard-disk interno, hard-disk rimovibile, porta Usb, masterizzatore DVD±RW, interfaccia GPIB. Lo schermo implementa la tecnologia proprietaria di visualizzazione Dpx che facilita il riconoscimenti di transienti ed eventi rari. Tra le novità più interessanti dell'azienda, segnaliamo invece la serie di oscilloscopi MDO4000 che include funzionalità di analizzatore di spettro. I dispositivi dispongono di 4 canali analogici con larghezza di banda fino a 1 GHz, 16 canali digitali con supporto per la tecnologia di acquisizione MagniVu che consente risoluzione fine fino a 60,6 ps ed 1 canale RF operante fino a 6 GHz con larghezza di banda fino a 1 GHz. Per tale canale RF la risoluzione di banda è compresa tra 20 Hz e 10 MHz, il livello di rumore Danl è inferiore tipicamente a -143 dBm/Hz fino a 6 GHz, il rumore di fase a 2 GHz (con 10 kHz di offset) è inferiore a -95 dBc/Hz , la lunghezza di acquisizione (oltre 2 GHz) fino a 2,5 ms. L'ingresso RF può essere visualizzato nelle diverse modalità Normal, Average, Max Hold e Min Hold; sono disponibili rilevatori di picco positivo e negativo, media e campioni. E' inoltre possibile visualizzare contemporaneamente in due aree dello schermo l'ingresso RF e quelli analogici/digitali, il che consente di verificare le variazione dello spettro rispetto ad altri parametri del sistema. Il dispositivo, compatibile con le specifiche LXI Class C, è portatile, con dimensioni di 229 mm x 439 mm x 147 mm e peso intorno ai 5 Kg. Dispone di porte Usb 2.0 e Lan; lo schermo ha risoluzione Xga.

Rohde&Schwarz- La novità più recente di Rohde&Schwarz nel settore degli analizzatori di spettro è invece la serie FSVR. Introdotti nel 2010 e aggiornati nel 2011 con nuove funzionalità, i dispositivi della suddetta famiglia hanno rappresentato i primi strumenti sul mercato in grado di supportare entrambe le modalità full-featured e real-time. Le caratteristiche principali sono un intervallo di frequenza d'ingresso fino a 40 GHz (estendibile a 110 GHz mediante mixer esterno) e, nella modalità full-featured, un livello di rumore Danl di -147 dBm/Hz a 30 GHz, un rumore di fase di -110 dBc/Hz ad un offset di 10 kHz, una larghezza di banda di risoluzione da 1 Hz a 10 MHz. Lo spettrogramma visualizzato è ovviamente in forma di bitmap a colori, con un range dinamico coperto nominalmente selezionabile fino a 200 dB; l'analizzatore supporta le modalità di registrazione single trace, continuous e frame count ed implementa rivelatori di tipo Max Peask, Min Peak, Sample, Rms, Average. La profondità di memoria è di fino a 100000 frame. In modalità real-time, invece, i dispositivi FSVR offrono un range di span di fino a 40 MHz, con risoluzione 1 Hz; il segnale è campionato a 128 MSamples/s mentre il numero la frequenza di elaborazione è di 250000 FFT per secondo, con fattore di overlap maggiore dell'80%. La serie FSVR è di tipo da banco, con dimensioni di 412 mm x 197 mm x 517 mm e peso, a seconda dei modelli, fino a quasi 32 kg. Lo schermo ha dimensioni 8,4” e risoluzione 800x600. Lo strumento dispone di HD interno da 40 GByte (ma è possibile montare anche un disco allo stato solido di capacità oltre 8 GByte), porta Usb 2.0, interfaccia Gpib e Lan. Tra le funzionalità introdotte quest'anno, vi è una nuova capacità di trigger che permette il rearming automatico così da consentire, mediante post-elaborazione dello spettrogramma, di incrementare la risoluzione temporale fino a 4 µs. Sono inoltre stati introdotti il supporto per il trasferimento dei dati I/Q acquisiti a un Pc esterno mediante porta Gpib o Lan e un modulo di interfaccia in banda-base per l'acquisizione di segnali da sorgenti come radar, radio o canali Dvb.

Aeroflex/Lignex-1 - Ad inizio anno la divisione Test&Measurement di Aeroflex ha annunciato l'acquisizione della coreana Lignex-1 e, con essa, dell'intera serie di analizzatori di spettro, tra cui la più recente famiglia 3250. I dispositivi operano nella banda da 1 kHz a 26,5 GHz con risoluzione 1 Hz, rumore di fase di -112 dBc/Hz (al a 1 GHz e 10 KHz di offset) e Danl di -145 dBm/Hz (a 2 GHz). Dispongono delle principali funzionalità di analisi di spettro, di un digitizer con banda 30 MHz e di software di analisi di segnali modulati Gsm/Edge, Umts, WiMax e WiBro. Sono dotati di generatore tracking che copre l'intervallo di frequenze da 100 kHz a 8 GHz con controllo del livello di uscita da 0 dBm a -20 dBm con risoluzione di 0.5 dB. Negli ultimi aggiornamenti sono inoltre state incluse funzionalità migliorate per quanto riguarda sia la suite di misura Emi, che dispone ora di preselettore interno per le bande Cispr A e B, sia la demodulazione di segnali Am/Fm, con copertura dell'intera banda audio fino a 30 kHz. Il dispositivo dispone di porta di comunicazione e controllo remoto Gpib, RS-232, Usb e Lan. Supporta l'insieme di comandi Scpi 1997.0; un web server interno consente il controllo mediante browser o tablet Pc remoto. Il display, a colori, ha dimensioni 7”, con risoluzione 800x480 pixel ma è disponibile pure un'uscita per monitor Vga esterno; l'analizzatore è dotato poi di hard-disk standard rimovibile per i recupero immediato dei dati. Dal punto di vista delle condizioni ambientali e della resistenza meccanica, è compatibile con le specifiche MIL-PRF-28800 F, classe 3. Le dimensioni sono 373 mm x 194 mm x 401 mm ed il peso, a seconda dei modelli, è compreso tra 11.0 e 13.4 kg. Può operare, oltre che con alimentazione di linea Ac, anche con tensione di ingresso DC o a batteria.

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