Guardare dentro ai sistemi elettronici avanzati

Gli analizzatori di spettro sono impiegati da decenni nello sviluppo e nella caratterizzazione dei radar e dei sistemi elettronici per la guerra elettronica. Tuttavia, le tradizionali misure a scansione di frequenza (sweep) stanno diventando velocemente inadatte per i dispositivi moderni. Di conseguenza, sta emergendo la necessità di una soluzione che offra elevata velocità, flessibilità ed elevate prestazioni. Per questo motivo Keysight ha creato l’analizzatore di segnali UXA. Quale nuovo modello di punta degli analizzatori della serie X, l’analizzatore UXA sfrutta tecnologie proprietarie per raggiungere nuovi record prestazionali.

Soddisfare le specifiche più stringenti
L’analizzatore UXA permette di analizzare i più moderni sistemi a larga banda offrendo una banda istantanea di analisi pari a 510 MHz, che può essere estesa fino a 900 MHz usando l’uscita a frequenza intermedia dello strumento. Lo strumento garantisce prestazioni eccezionali per quanto riguarda il rumore di fase, il range dinamico privo di spurie o Sfdr (Spurious-Free Dynamic Range) e la flatness del front-end a banda larga. Qualora siano richieste prestazioni superiori, l’opzione per l’analisi in tempo reale copre l’intera banda di analisi e garantisce il 100% di probabilità di intercettazione di segnali di durata di soli 3,517 µs (banda di 510 MHz). Per aumentare la facilità d’uso, l’analizzatore UXA è dotato di un display multitouch da 14,1 pollici. Il display multi-touch semplifica l’impostazione delle misure tramite la classica struttura di menù della serie X. Offrendo la possibilità di una più estesa e approfondita visualizzazione di segnali sfuggenti e a larga banda, noti o ignoti, l’analizzatore UXA consente di effettuare indagini più approfondite e, quindi, di potere far un salto di qualità nella progettazione.

Purezza spettrale senza precedenti
L’avanzamento delle tecnologie a radio frequenza e microonde è un processo iterativo: nuove tecnologie portano a strumenti migliori, che a loro volta conducono a tecnologie più evolute e così via. Oggi questo tipo di interazione ha guidato lo sviluppo dell’analizzatore UXA. Molte delle sue prestazioni eccezionali sono il risultato di un nuovo convertitore analogico-digitale e di un convertitore digitale-analogico. Entrambi sono componenti proprietari progettati da Keysight e ottimizzati per applicazioni a radio frequenza e a microonde, quali i radar, gli apparati di telecomunicazione radio e per la guerra elettronica. Il sofisticato convertitore analogico-digitale fornisce la combinazione banda passante e bassa distorsione ideale per ottimizzare i moderni sistemi a banda ultra larga. Grazie a questa tecnologia, l’analizzatore UXA può mantenere un Sfdr molto elevato sulla massima banda istantanea di analisi. Ciò è particolarmente utile nella misura della sensibilità degli apparati a larga banda da guerra elettronica e nel regolare la pre-distorsione digitale nei sistemi radio multi-banda di ultima generazione. Naturalmente, il convertitore analogico-digitale non è isolato e quindi, al fine di massimizzarne le prestazioni, l’analizzatore UXA impiega uno stadio di ingresso (front-end) RF a larga banda con una flatness della funzione di trasferimento entro ±0,7 dB su tutta la banda IF. Se, da un lato, l’impatto del convertitore analogico-digitale sulle prestazioni dello strumento è chiaro, il ruolo di un convertitore digitale-analogico a larga banda è meno ovvio. Il convertitore digitale-analogico proprietario di Keysight è essenziale per un miglioramento radicale delle prestazioni, offrendo una eccellente combinazione di basso rumore di fase e bassa distorsione. Il rumore di fase migliora significativamente grazie all’introduzione di un oscillatore locale basato su Dds, con offset vicino alla portante. Una conseguenza rilevante dell'architettura basata su Dds è l’assenza di un "pedestal" nella curva del rumore di fase quando il Dds funziona da solo, senza il Pll. Viceversa, la forma e la posizione del pedestal nella curva del rumore di fase dipendono dalle caratteristiche del Pll, che sono spesso regolabili dall’utente in modo da ottimizzare le prestazioni del rumore di fase in particolari regioni spettrali. Analogamente al convertitore di ingresso, anche il convertitore digitale-analogico non lavora da solo: le ottime prestazioni del rumore di fase sono il risultato di un nuovo modulo di generazione della frequenza di riferimento. Il progetto del generatore riferimento è stato ottimizzato per trarre vantaggio dalle caratteristiche della tecnica Dds e migliorare le prestazioni in termini di rumore di fase, in particolare per offset inferiori a 100 Hz.

Estensione delle prestazioni in real-time
La banda passante istantanea pari a 510 MHz è affiancata da un Dsp ultra veloce. Grazie alla funzionalità di analisi in tempo reale, l’analizzatore UXA garantisce una probabilità di intercettazione del 100% (con piena accuratezza di ampiezza) nella rivelazione di segnali veloci di durata fino a 3,517 µs per tutto lo spettro di 510 MHz, riuscendo comunque a rappresentare anche segnali di durata fino a 1,5 ns. Il funzionamento in real-time viene anche impiegato per realizzare delle maschere di frequenza e trigger qualificati temporalmente. Di conseguenza l’analizzatore è in grado di distinguere segnali dal contenuto spettrale simile tra loro, in base alle caratteristiche nel dominio del tempo.

Districarsi tra segnali complessi
Il software 89600 VSA, installato sia all’interno dell’analizzatore che su un Pc esterno, utilizza l'intera banda istantanea di analisi dello strumento. Maschere in frequenza, trigger qualificati temporalmente o altri trigger real-time possono essere configurati per attivare singole misure e acquisizioni di segnali senza interruzioni, per la successiva elaborazione. Dato che i segnali sono acquisiti in un formato vettoriale completo, l’elaborazione successiva può includere anche modifiche della frequenza centrale e dello span, senza bisogno di riacquisire nuovi dati. Questa tecnica permette di acquisire molti segnali contemporaneamente, includendo potenzialmente molti canali a frequenze diverse o diverse bande. Si possono eseguire misure simultanee di demodulazione in una singola acquisizione, coprendo vari tipi di modulazione e diverse bande. L’analisi può includere segnali modulati, interferenti e altri tipi di segnali.

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