FSWX-signaal- en spectrumanalysator

Met twee onafhankelijke ingangen

Een spectrumanalyzer met twee ingangen, is dat een apparaat waar de wereld op zit te wachten? Ja, zeggen de mensen die veelvuldig met spectrumanalyzers werken. Niet alleen biedt een dergelijk apparaat meer mogelijkheden, maar het is juist de rekenkracht in het apparaat dat metingen mogelijk maakt die absoluut onmogelijk zijn met twee aparte spectrumanalyzers. De nieuwe FSWX-signaal- en spectrumanalysator van Rohde & Schwarz opent deze nieuwe meetmogelijkheden.

Bij het gebruik van een oscilloscoop zijn we gewend om twee tot vier kanalen tegelijkertijd te kunnen zien. Hierdoor zijn we instaat om bijvoorbeeld het uitgangssignaal van een versterker te vergelijken met het ingangssignaal. Willen we ditzelfde bij het bekijken van het spectrum, dan kon dat tot voor kort alleen door twee analyzers aan te sluiten of het signaal op de in- en uitgang apart te bekijken. In beide gevallen is het lastig om de verschillen te zien. Vooral als het om zeer kleine verschillen gaat, dan lukt dat niet. De nieuwe architectuur van de FSWX spectrumanalyzer overwint deze beperkingen. Doordat het apparaat twee ingangen heeft, kunnen we het spectrum van tegelijkertijd twee aparte signalen bekijken. En daar blijft het niet bij. Dit meetinstrument gaat namelijk verder. Het is niet alleen twee ingangen, het zijn echt twee aparte analyzers in één apparaat met ongekende rekenkracht tussen beide.

Kruiscorrelatietechnieken

Omdat beide analyzers gekoppeld zijn, kunnen ze fasesynchroon de twee ingangen bemonsteren. Dat wil zeggen dat ze exact op het zelfde moment de signalen bekijken. Hierdoor kunnen deze signalen echt met elkaar vergeleken worden. Daarbij wordt u geholpen door de software in de analyzer. Met behulp van de ingebouwde kruiscorrelatietechniek ziet u uitsluitend wat er anders is in het spectrum. U ziet zo bijvoorbeeld wat een versterker aan het spectrum toevoegt (afbeelding 1). Dat is immers wat we willen weten bij het meten aan een versterker. Wat de signaalgenerator produceert is immers iets dat bij het maken van een versterker niet interessant is. We willen weten wat de versterker aan ellende creëert zodat we daar in het ontwerp iets aan kunnen doen.

En deze methode van meten beperkt zich niet tot versterkers. Ook bijvoorbeeld bij satellietcommunicatie kunnen we zo de effecten zichtbaar maken die in de satelliet plaats vinden. Voorheen moest voor een dergelijke bepaling de satelliet buiten bedrijf gesteld worden. Tijdens het normale gebruik was een bepaling van dat wat in de satelliet gebeurt niet mogelijk. Met de FSWX is dat niet meer nodig. Hoe slecht het uplink-signaal ook is, door de kruiscorrelatietechniek kunnen we dit van het downlink-signaal aftrekken om zo alleen de invloed van de elektronica in de satelliet zichtbaar te maken.

Deze toepassing is dus kortom speciaal ontwikkeld voor mobiele communicatie, draadloze toepassingen en satelliettoepassingen. Hiermee voldoet de FSWX aan de groeiende vraag naar hogere datasnelheden, bredere modulatiebandbreedtes en hogere modulatie-orders – gebieden waar traditionele signaalanalysatoren vaak moeite mee hebben.

Ruis

De geavanceerde interne multi-path-architectuur met cross-correlatiemodus is een nieuwe functie op het gebied van spectrumanalyse. Daarbij wordt het ingangssignaal intern gesplitst in twee onafhankelijke signaalpaden, elk uitgerust met een eigen lokale oscillator en ADC. Dankzij dit innovatieve ontwerp kunnen geavanceerde cross-correlatiealgoritmen worden toegepast in de digitale backend, waardoor de inherente ruis van het meetinstrument effectief wordt verwijderd. Deze functie onthult signalen die zonder cross-correlatie niet gemakkelijk te zien zijn. Dit is vooral handig bij bijvoorbeeld het meten van Error Vector Magnitude (EVM), een cruciale factor in mobiele communicatie. De extra breedbandruis van traditionele signaal- en spectrumanalysatoren beperkt de nauwkeurigheid en dynamiek van EVM-metingen. Met de cross-correlatiefunctie biedt de FSWX echter een onbelemmerd zicht op het DUT voor nauwkeurige EVM-analyse.

Waar het hierbij om gaat is de eigen ruis die het instrument produceert. Hoe goed een meetapparaat ook is, altijd is er sprake van eigen ruis, iets dat bij een spectrumanalyzer tot gevolg heeft dat kleine signalen in deze eigen ruis kunnen verdwijnen. Ook de nieuwe FSWX-signaal- en spectrumanalysator heeft hier last van, maar met het tweede kanaal is het mogelijk om dit aandeel verder te verkleinen. Doordat de twee kanalen identiek zijn en dus ook de ruis, kan met de geavanceerde interne multi-path-architectuur een cross-correlatie uitgevoerd worden. Hiervoor wordt één ingangssignaal intern aan de twee analyzers aangeboden waarna rekenkundig de eigenruis weggefilterd wordt (afbeelding 2). Wat dan overblijft, is het ingangssignaal en natuurlijk de ruis die daarin te vinden is. Gecombineerd met de lage faseruis voor een hoge signaalzuiverheid, het storingsvrije dynamische bereik en de uitstekende rest-EVM, levert de FSWX hierdoor HF-prestaties zoals geen enkele andere signaal- en spectrumanalysator op de markt.

Triggeropties

De interne multipath-architectuur biedt ook geavanceerde triggeropties. Gebruikers kunnen bijvoorbeeld een IF- of HF-powertrigger toepassen op verschillende frequenties, omdat het multipath-ontwerp onafhankelijke frequentie-instellingen mogelijk maakt voor elk ontvangstpad achter de splitter. Zo kan de FSWX eenvoudig effecten tussen twee HF-signalen detecteren.

De brede interne bandbreedte van 8 GHz van het instrument maakt uitgebreide analyses mogelijk, zelfs van complexe golfvormen en modulatiemethoden. Gecombineerd met een hoge meetsnelheid en analysetools die zijn afgestemd op de behoeften van de gebruiker, tilt de FSWX de prestaties en precisie van signaalanalyse naar een nieuw niveau voor moderne HF-toepassingen – van het testen van actieve HF-componenten tot geavanceerde, complexe radarscenario’s, alsmede satelliettests en R&D-toepassingen. Daarbij mogen we de nieuwste testuitdagingen in WLAN- en mobiele technologieën zoals 5G en verder niet vergeten.

Geavanceerde filterbanken en breedband-ADC’s

Traditioneel vertrouwen spectrumanalysatoren voor voorselectie in het microgolfbereik op YIG-filters. Omdat deze filters bekend staan om hun uitdagende frequentierespons, moeten YIG-filters worden omzeild voor breedbandsignaalanalyse. De FSWX maakt echter gebruik van breedband-ADC’s in combinatie met filterbanken die het volledige frequentiebereik bestrijken, waardoor voorgeselecteerde signaalanalyse mogelijk is en YIG-filters niet meer nodig zijn. De filterbanken bieden een hoge precisie, optimaliseren instrumentinstellingen voor specifieke toepassingen en verminderen het risico dat ongewenste signaalbeelden de resultaten verontreinigen aanzienlijk. Voor gebruikers die smalbandtoepassingen nodig hebben, kan optioneel nog steeds een YIG-filter worden toegevoegd.

Innovatieve firmwaretoepassingen

De FSWX biedt ook innovatieve firmwaretoepassingen zoals de CrossACT-firmwarefunctie (Cross Application Control and Triggering). Deze synchroniseert verschillende metingen via verschillende ingangskanalen, waardoor gelijktijdige analyse met meerdere tools mogelijk is. Deze mogelijkheid vereenvoudigt vergelijkingen, bijvoorbeeld om te bepalen of de hogere harmonischen van een radarsignaal direct van invloed zijn op de EVM-prestaties van een 5G-signaal.

Het Linux-gebaseerde besturingssysteem van de FSWX biedt een hoge mate van beveiliging en langdurige ondersteuning, essentiële functies voor gebruikers in beveiligingsgevoelige omgevingen. Dit robuuste besturingssysteem garandeert betrouwbaarheid en stabiliteit, waardoor de FSWX een ideale keuze is voor veeleisende toepassingen.

Tot slot

Met deze nieuwe FSWX heeft Rohde & Schwarz het begrip ‘spectrumanalyse’ een nieuwe dimensie gegeven. Metingen die voorheen alleen met veel eigen vergelijk en rekenwerk uitgevoerd moesten worden, kunnen nu sneller, maar vooral ook veel nauwkeuriger uitgevoerd worden.

Michael Fischlein, Vice President Spectrum & Network Analyzers, EMC & Antenna Test bij Rohde & Schwarz, is verheugd de nieuwe FSWX te introduceren: “Ons team heeft de technologie voor signaal- en spectrumanalyse met onze nieuwe FSWX echt opnieuw uitgevonden. Ze hebben een innovatieve architectuur en ontwerp ontwikkeld waarmee onze klanten complexe meetscenario’s kunnen aanpakken in het veranderende landschap van draadloze communicatie en radartechnologie die voorheen onhaalbaar waren. Met andere woorden, de FSWX maakt het onmogelijke mogelijk.” De innovatieve ontwerpkenmerken van het instrument omvatten meerdere ingangspoorten, kruiscorrelatiemogelijkheden, geavanceerde filterbanken en breedband-ADC’s.