tinySA Ultra – goed en goedkoop

Een spectrumanalyzer voor iedereen

Op YouTube zijn heel veel filmpjes te vinden over de tinySA, een bijzondere spectrumanalyzer die vooral opvalt door zijn prijs. Met de introductie eind vorig jaar van de tinySA Ultra, is het tijd om eens nader te gaan kijken naar de eigenschappen van deze spectrumanalyzer die een gegarandeerd meetbereik heeft tot 6 GHz, maar doorloopt tot ruim 12 GHz.

Spectrumanalyzers zijn er in soorten en maten met elk hun specificaties. Wat ze over het algemeen gemeen hebben, is de prijs. Deze meetinstrumenten behoren tot categorie duur tot zeer duur, waardoor je ze niet zomaar, net als de multimeter, meestuurt met een servicemonteur. Op zich is dat jammer, want met name als EMC een probleem is, kan een spectrumanalyzer wel eens het instrument zijn om te ontdekken wat er aan de hand is.
Waar een spectrumanalyzer verder een zinnig meetinstrument voor is, gaan we verder niet uitdiepen, maar wel kunnen we stellen dat in feite elke ontwikkelaar van elektronica een dergelijk instrument zou moeten hebben. Al was het alleen maar voor het uitvoeren van pre compliance testen om zo al in het ontwikkeltraject te weten of het ontwerp wel aan de EMC-eisen voldoet. En wat dacht u van het onderwijs. Gezien de prijs kan elke student zijn eigen spectrumanalyzer hebben.

Van Nederlandse bodem
Toen hij vond dat het tijd was om te stoppen met werken bij Philips, besloot Eindhovenaar Erik Kaashoek om zijn hobby weer op te pakken, en wel het ontwikkelen van meetapparatuur en software. Eén van zijn ontwikkelingen is de tinyPFA, een frequentie-fase-analyzer die geschikt is voor het controleren van bijvoorbeeld de timing van atoomklokken. Dit meetinstrument heeft hij gemaakt als gratis software-update voor de nanoVNA-H4, een vector-netwerk-analyzer die ook de moeite waard is om te bekijken. Beroemd in heel de wereld is hij geworden met de tinySA, een spectrumanalyzer die voor iets meer dan € 50,- aangeboden wordt. Het apparaat is zelfs zo populair dat in China het meetinstrument gekopieerd wordt en voor een vaak lagere prijs via de Chinese platforms (waaronder Banggood) verkocht wordt. Hier is echter een waarschuwing op zijn plaats. De Chinese kopie moet u niet kopen, omdat deze op veel punten niet dat doet wat u verwacht. In Nederland is hij ook te koop voor een prijs die niet onder doet voor de Chinese exemplaren.

tinySA Ultra
De nieuwste versie is een spectrumanalyzer met een scherm van 4 inch en een frequentiebereik van 0,1…800 MHz. Hij kent ook een Ultra-mode. Daarbij loopt het niveau-gekalibreerde bereik tot 6 GHz en kan hij signalen tot minstens 12 GHz waarnemen. Ook heeft hij een signaalgenerator aan boord met een frequentiebereik van 0,1…800 MHz voor sinusgolven of tot 4,4 GHz voor blokgolven. Indien de spectrumanalyzerfunctie niet gebruikt wordt, loopt het hf-testsignaal zelfs door tot 5,3 GHz.
Naast deze functies heeft hij een schakelbare bandpassfilter met resolutie van 200 Hz tot 850 kHz en een ingebouwde low noise amplfier (LNA) met een versterking van 20 dB die naar wens ingeschakeld kan worden. Wordt de LNA gebruikt, dan kan het ingangssignaal niet door de ingebouwde stappenverzwakker van 0 dB tot 31 dB op het gewenste niveau gebracht worden. Verzwakker en LNA staan namelijk als het ware parallel tussen de ingang en de eerste mixer van de analyzer. Een ingebouwde kalibratiesignaalgenerator zorgt voor het uitvoeren van een automatische zelftest en (lage) invoerkalibratie.

Afbeelding 1 toont hoe de elektronica is opgebouwd. Hier is te zien hoe de LNA en de verzwakker geschakeld zijn. Op het kleurendisplay wordt het gemeten spectrum weergegeven met een horizontale resolutie van 450 punten voor volledige dekking van het frequentiebereik, hetgeen voldoende is gezien de grootte van het scherm. Verder heeft hij een MicroSD-kaartsleuf voor het opslaan van metingen, instellingen en schermafbeeldingen.
Aangesloten op een pc via USB wordt het een pc-gestuurde spectrumanalysator of signaalgenerator. De ingebouwde accu wordt dan tegelijkertijd opgeladen. Noodzakelijk is het niet om de PC te gebruiken. Het apparaat kan via de duidelijke menustructuur ook prima stand alone gebruikt worden. Zelfs zonder netvoeding gedurende minimaal 2 uur.

De ervaringen
Over de tinySA valt veel meer te vertellen dan we hier ruimte voor hebben. Gelukkig heeft Erik een Wiki-pagina op internet geschreven waar u alle informatie kunt vinden. Ook heeft hij een YouTube-kanaal waar hij heel veel uitleg geeft.
Uitgaande van de vele positieve ervaringen die op internet te vinden zijn over de simpele tinySA, mogen we aannemen dat dit ook voor de Ultra-versie geldt. Wel moet rekening gehouden worden met een aantal beperkingen. De beperkte afmetingen en de lage kosten zijn hier o.a. debet aan. Ook de gebruikte SMA-connectoren zijn niet altijd handig. In veel gevallen betekent dit dat u gebruik moet gaan maken van verlopen naar bijvoorbeeld N-connectoren. Bedenk daarbij dat de SMA-connectoren direct op de print gesoldeerd zijn en er verder geen mechanische bevestiging in de kunststoffen behuizing toegepast is. Ze kunnen dus bij brute kracht van de print getrokken worden.
Ondanks de enkele nadelen is dit een serieus meetinstrument en niet een speeltje. Bij heel veel toepassingen kan hij zich gerust meten met de spectrumanalyzer van de grote merken. Daarbij is het de prijs die maakt dat dit een bijzonder meetinstrument is.