Анализатор электрической цепи Rohde & Schwarz ZVA40 (4 порта, 40 ГГц, 2.4мм(m)

В новом семействе векторных анализаторов электрических цепей R&S®ZVA компания Rohde & Schwarz применила подход, ориентированный на будущие задачи. Анализаторы этого семейства идеально сбалансированы по скорости, динамическому диапазону, гибкости и точности, что делает их идеальными приборами для решения настоящих и будущих измерительных задач.

Основные черты

 Компания Rohde & Schwarz и раньше диктовала стандарты в области ВЧ- и СВЧ- измерений, выпуская семейство анализаторов электрических цепей R&S®ZVR. Теперь эти славные традиции продолжились выпуском анализаторов семейства R&S®ZVA. Использованная в приемниках анализатора концепция смешения на основной частоте гарантирует высокую чувствительность и широкий динамический диапазон, а чрезвычайно быстрые синтезаторы обеспечивают высокую скорость измерений. Превосходные характеристики, новые функции, удобный графический интерфейс и чрезвычайно высокая гибкость превращают R&S®ZVA в незаменимый инструмент для выполнения самых сложных измерений в лабораториях и на производстве.

Многопортовая платформа

• Прибор с двумя или четырьмя портами и с диапазоном частот до 8 ГГц
• Прямой доступ к генераторам и приемникам
• Второй встроенный источник сигнала (только для 4-портовых моделей)
• Возможность работы с многопортовыми устройствами

Высочайшая производительность выполнения измерений 

• Широкий динамический диапазон >135 дБ (ном.) (>145 дБ (ном.) с прямым доступом к приемнику)
• Высокая выходная мощность >15 дБм (ном.)
• Широкий диапазон свипирования по мощности >50 дБ (ном.)
• Исключительная точность

Широкая функциональность

• Измерение характеристик усилителей и смесителей
• Измерение интермодуляционных составляющих
• Измерение S-параметров в рабочем режиме
• Возможность работы с симметричными цепями
• Высокая скорость анализа во временной области
• Скалярный анализ электрических цепей с помощью R&S NRP

Высокая скорость измерений

• <3,5 мкс на каждую точку (немодулированный сигнал, полоса ПЧ 1 МГц)
• <4,5 мс на измерение в 201 точке (свипирование по частоте)
• Время переключения между каналами
• Время переключения между наборами параметров
• Время передачи данных <0,7 мс (201 точка через интерфейс RSIB)
• Одновременная работа с несколькими исследуемыми устройствами

Современный интерфейс пользователя

• Интуитивное управление мышью на основе интерфейса Windows
• Управление аппаратными и программируемыми клавишами
• Большое количество каналов и кривых
• Параллельное управление настройкой
• Мастер измерений помогает правильно настроить прибор, например, для работы с симметричными устройствами или для калибровки

Интерфейсы

• Совместимость со всеми распространенными средствами разработки
• Двусторонний обмен данными между компьютером и R&S ZVA
• Дистанционное управление по локальной сети и через интерфейс GPIB
• Канальные биты – быстрое управление внешними компонентами
• Интерфес USB

Характеристики

Схема тестирования
Схема тестирования состоит из независимых рефлектометров, имеющих собственные генераторы, измерительные и эталонные приемники для каждого тестового порта. При этом отпадает необходимость использования электронных коммутаторов для изменения направления передачи сигнала в измерительном тракте. Таким образом, термин “рефлектометр” подразумевает, что каждый тестовый порт может работать как отдельный однопортовый анализатор. Новая концепция аппаратной платформы позволяет использовать различные группы портов для проведения параллельных измерений и параллельного вывода информации на экран, что значительно повышает производительность. Например, одновременное измерение и отображение четырех параметров отражения S11 … S44 на четырех исследуемых устройствах уменьшает время измерения в четыре раза. Передача данных кривой через локальную сеть или шину IEC/IEEE может выполняться практически одновременно с измерением. Во входных каскадах приемников используется принцип смешения на основной частоте, хорошо зарекомендовавший себя в приборах серии R&S ZVR. За счет этого удалось достичь широкого динамического диапазона (130 дБ ном.) и низкого уровня шума при широкой полосе измерения. Электронное регулирование выходного уровня в диапазоне 50 дБ позволяет быстро снимать нелинейные характеристики активных компонентов без использования подверженных износу механических аттенюаторов. Если при измерении параметров активных компонентов требуется подавать питание через сигнальные линии, то можно использовать разъемы BNC на задней панели, обозначенные PORT BIAS 1 – 4. Кроме того, на задней панели R&S ZVB имеются два входа "DC MEAS 1V" и "DC MEAS 10V" для измерения постоянных и НЧ напряжений.

Основные особенности

• Функции обеспечения высокой производительности
• Дружественные и гибкие функции анализа и отображения
• Измерение многопортовых и симметричных компонентов
• Калибровка
• Интерфейсы

Функции обеспечения высокой производительности

Быстрые и точные измерения, благодаря широкому динамическому диапазону
Быстрые и точные измерения, благодаря широкому динамическому диапазону R&S®ZVA диктует новые стандарты скорости. Широкие полосы ПЧ в сочетании с быстрыми синтезаторами обеспечивают малое время измерения и, тем самым, высокую производительность при ручной регулировке и при работе в автоматизированном производственном цикле. В режиме непрерывного синусоидального сигнала время измерения не превышает 3,5 мкс на каждую точку измерения; частотное свипирование по 200 точкам измерения занимает менее 4,5 мс. Благодаря широкому динамическому диапазону и малому фазовому шуму, высокая скорость анализатора не сказывается на точности измерений. Возможность создания более 100 независимых каналов и кривых позволяет за минимальное время выполнять всесторонние функциональные тесты сложных компонентов. Долгая загрузка новых параметров прибора безвозвратно ушла в прошлое.

Сегментированное свипирование позволяет оптимизировать скорость, точность и динамический диапазон
Функция сегментированного свипирования позволяет разбить область свипирования на практически неограниченное число сегментов. Такие параметры свипирования, как расположение точек измерения, полоса измерения и мощность генератора можно задать независимо для каждого сегмента и, тем самым, оптимальным образом привести их в соответствие с параметрами исследуемого устройства.

Быстрое переключение между наборами параметров
Теперь, анализируя несколько устройств, Вам больше не придется поочередно загружать с жесткого диска нужные наборы параметров. Если набор параметров однажды уже загружался, он остается в оперативной памяти прибора, включая данные, которые следует рассчитать, например, калибровочные значения, получаемые путем интерполяции. Поэтому можно переключаться между наборами параметров практически без задержки, т.е. менее чем за 10 мс. В обычных приборах загрузка параметров может занимать до одной секунды. Каждый набор параметров представляется отдельным измерительным окном. Переключаться между окнами можно мышью или клавишами.

Параллельные измерения – в четыре раза быстрее
Схемотехника генераторов, используемых в R&S®ZVA, позволяет рассматривать каждый тестовый порт как источник и приемник сигнала одновременно. Это позволяет объединять тестовые порты в группы. Измерения, выполняемые на отдельных группах тестовых портов, можно синхронизировать между собой. При этом можно параллельно измерять несколько исследуемых устройств или несколько сигнальных трактов одного устройства. В результате скорость измерений удваивается при параллельном измерении двух двухпортовых устройств и учетверяется при параллельном измерении четырех однопортовых устройств.

Передача данных одновременно со свипированием
Поскольку данные кривой передаются по шине IEC/IEEE или по локальной сети одновременно с получением измерительных данных, затраты времени на передачу данных R&S®ZVA несущественны.

Канальные биты – быстрое управление внешними компонентами
Для дальнейшего ускорения циклов автоматического измерения на задней панели предусмотрен специальный порт для входных/выходных синхросигналов. Эти сигналы позволяют синхронизировать работу внешних компонентов схемы измерения или настройку параметров исследуемого устройства с внутренними измерительными последовательностями R&S®ZVA.

Дружественные и гибкие функции анализа и отображения

Современные тестируемые устройства отличаются постоянно расширяющимся набором сложных функций и увеличением количества портов, что предъявляет все более жесткие требования к возможностям отображения измерительного прибора. Анализатор R&S®ZVA предлагает очень гибкие функции отображения, позволяющие выводить результаты измерений в простой и понятной форме.

Практически неограниченное число каналов и кривых
Более 100 кривых можно объединять любыми способами на отдельных диаграммах и связывать их более чем со 100 различными каналами1). Это позволяет измерять параметры устройств в условиях самых разнообразных воздействий, причем все интересующие параметры можно вывести на дисплей. Наименования кривых, каналов и маркеров можно редактировать и заменять более понятными пользователю именами, что упрощает их идентификацию.

Удобный редактор формул для выполнения сложных расчетов
В состав R&S®ZVA входит универсальный редактор формул, позволяющий просчитывать параметры кривых с помощью сложных математических выражений. С помощью этих функций можно связывать между собой любые активные кривые и сохранять кривые различными способами в реальном масштабе времени. Все это позволяет обойтись без внешних программ анализа. Вы можете сохранять созданные уравнения, обрабатывать их внешними приложениями и, когда они понадобятся, повторно их загружать.

Простой экспорт и импорт результатов
Операционная система Windows XP Embedded и набор различных интерфейсов позволяют без труда интегрировать результаты измерений в документацию путем сохранения содержимого экрана в формате *.bmp, *.png, *.jpg или *.emf и экспорта этих файлов в систему обработки текста. Данные кривых можно сохранять в файлах *.snp, *.csv или *.dat, а затем анализировать и обрабатывать их с помощью других программных средств. Кроме того, можно программными средствами импортировать в R&S®ZVA и сохранять в виде кривых файлы *.snp и *.csv, созданные другими приборами.

Измерение многопортовых и симметричных компонентов

R&S®ZVA позволяет быстро и точно снимать характеристики устройств с одним или двумя симметричными портами. Симметричное устройство подключается непосредственно к тестовым портам анализатора. Анализатор измеряет его несимметричные S-параметры, а S-параметры смешанного режима вычисляются на основе этих измеренных значений. Предлагаемые анализатором R&S®ZVA многочисленные кривые и диаграммы дают быстрый и четкий обзор всех S-параметров смешанного режима исследуемого устройства только с симметричными портами или со смешанными несимметричными и симметричными портами. Никаких сложных настроек со стороны пользователя при этом не требуется. Удобные функции поиска и анализа маркеров облегчают обработку результатов, особенно в случае измерения параметров фильтров, например, путем определения таких параметров, как полоса пропускания, неравномерность, добротность и т.п.

Мастер измерения – пошаговая установка нужных параметров
Для измерения параметров многопортовых и симметричных устройств с помощью анализатора электрических цепей пользователю, как правило, приходится выполнять достаточно сложную настройку конфигурации, например, настраивать топологию портов, выбирать отображаемые параметры, устанавливать режимы свипирования или выбирать соответствующий метод калибровки. Мастер измерения шаг за шагом проводит Вас через процедуру настройки параметров и позволяет создать необходимую конфигурацию. Для этого он запрашивает все необходимые входные сигналы и предлагает стандартные настройки для решения поставленной задачи. С помощью этого мастера можно практически мгновенно настроить отображение всех 16 S-параметров смешанного режима симметричного двухпортового устройства.

Встраивание/исключение цепей – согласование сопротивления с помощью виртуальных цепей
Коаксиальные и симметричные компоненты, такие, например, как фильтры ПАВ, используемые в радиочастотных трактах мобильных телефонов, должны подключаться к другим элементам через согласующие цепи. Используя специальные алгоритмы, R&S®ZVA позволяет встроить исследуемое устройство в виртуальную согласующую цепь или, наоборот, исключить некоторые цепи, например, для устранения паразитного влияния соединительных проводов. R&S®ZVA предлагает различные типы преобразующих цепей. Параметры элементов преобразующей цепи можно редактировать. Если вы изменяете параметры отдельных элементов, R&S®ZVA немедленно пересчитывает всю цепь и практически мгновенно встраивает исследуемое устройство в новую конфигурацию. В качестве альтернативного подхода можно загрузить в R&S®ZVA файлы *.s2p и *.s4p, созданные в программе проектирования, и использовать эти данные для встраивания/исключения цепей.

Калибровка

R&S®ZVA предлагает не только классический метод калибровки TOSM (с калибровочными мерами: перемычка, ХХ, КЗ, согласование), но и множество других методов. Поскольку каждый тестовый порт R&S®ZVA оборудован собственным эталонным приемником, можно использовать современные 7-элементные методы калибровки. Среди них TRL (перемычка, отражение, линия), LRL (линия, отражение, линия), TOM (перемычка, ХХ, согласование), TNA (перемычка, симметричная цепь, аттенюатор) и TRM (перемычка, отражение, согласование), подходящие для выполнения калибровки вместе с крепежными приспособлениями или на кремниевых пластинах. Поскольку калибровка выполняется непосредственно с исследуемым устройством, влияние крепежных приспособлений полностью исключается.

Автоматическая калибровка – быстрая, безошибочная, прецизионная
Хотя для многопортовых измерений можно использовать ручные методы калибровки, такие как TOSM, TRM и TRL, они отнимают много времени, подвержены ошибкам и ведут к чрезмерному износу калибровочного эталона. Для коаксиальной однопортовой и многопортовой калибровки компания Rohde & Schwarz предлагает модуль автоматической калибровки. Модуль готов к работе сразу же после подключения и выполняет полную четырехпортовую калибровку, перекрывающую 201 точку измерения менее чем за 30 секунд.

Дополнительная информация

Примеры измерений
 

Измерение параметров усилителей
Системная концепция R&S®ZVA, отличающаяся применением независимых синтезаторов, позволяет выполнять измерения на устройствах, работающих с преобразованием частоты, таких как усилители, смесители и входные каскады. Эти измерения отличаются высокой гибкостью, широким динамическим диапазоном, высокой скоростью и точностью. Можно настроить и откалибровать внутренний и несколько внешних генераторов и управлять ими независимо друг от друга. Высокая чистота спектра источника сигнала, а также высокий уровень точки пересечения по интермодуляционным составляющим 3 порядка и высокая чувствительность приемников позволяют обойтись без внешних фильтров в многочастотных измерениях и измерениях параметров устройств, работающих с преобразованием частоты.

Замеры больших и малых сигналов за одно свипирование
Высокая выходная мощность R&S®ZVA и широкий диапазон свипирования по уровню, превышающий 40 дБ (номинальное значение 55 дБ), позволяют определять передаточные характеристики и параметры компрессии усилителей и смесителей без применения дополнительных предусилителей. Это измерение выполняется быстро и просто и позволяет одновременно получить зависимость параметров от частоты и уровня. Весь диапазон свипирования по уровню перекрывается без разрывов и не вызывает износа компонентов, поскольку не требует переключения механических аттенюаторов. Это позволяет оценить поведение больших и малых сигналов за одно свипирование.

Второй внутренний источник сигнала для быстрых и простых измерений интермодуляционных искажений
Четырехпортовая модель R&S®ZVA оборудована вторым независимым источником сигнала; следовательно, измерения интермодуляционных искажений и коэффициентов преобразования можно выполнять без дополнительных внешних генераторов. Приемники R&S®ZVA хорошо справляются с мощными сигналами и отличаются низким фазовым шумом, что позволяет выполнять высококачественные измерения интермодуляционных искажений с минимальным числом внешних компонентов.

Измерения S-параметров в рабочем режиме: оптимизация усилителей под нагрузкой
Чтобы гарантировать оптимальное согласование усилителя мощности с подключенной к нему нагрузкой, параметры усилителя мощности надо измерять под полной нагрузкой. Параметр S22 можно определить, подавая на вход исследуемого устройства сигнал с небольшим смещением частоты, одновременно измеряя S22 на его выходе. Благодаря эффективной автоматической регулировке уровня и высокой чувствительности и селективности, R&S®ZVA выполняет эти измерения в широком динамическим диапазоне.

Быстрое измерение коэффициентов преобразования и интермодуляционных искажений смесителей в широком динамическим диапазоне
Четырехпортовой модели R&S®ZVA для измерения интермодуляционных искажений смесителей требуется лишь один дополнительный внешний источник сигнала. Анализатор управляет этим источником по шине IEC/IEEE или по локальной сети. Опция для преобразования частоты (R&S®ZVA-K4) позволяет отображать зависимость согласования смесителя, коэффициента преобразования, развязки, групповой задержки и интермодуляционных составляющих от частоты и мощности.К R&S®ZVA можно подключать один или несколько измерителей мощности серии R&S®NRP. Измерители подключаются через интерфейс USB и рассматриваются анализатором как дополнительные тестовые порты. R&S®ZVA обрабатывает измеренные значения и отображает их в виде графиков зависимостей от частоты или мощности. Это позволяет выполнять измерения на устройствах, работающих с преобразованием частоты, без доступа к внутреннему гетеродину исследуемого устройства так же, как это делается с помощью скалярных анализаторов электрических цепей. С помощью опции для измерений во временной области можно, например, обнаруживать обрывы в крепежных приспособлениях и кабелях и исключать их методом стробирования. Можно отображать зависимость сопротивления от длины, что представляет интерес при измерениях кабелей. Благодаря мощным вычислительным способностям R&S®ZVA, опция для измерений во временной области не замедляет скорости свипирования. Это позволяет быстро и просто настраивать фильтры на объемных резонаторах. Опцию для измерений во временной области можно использовать в сочетании с различными оконными функциями, такими как функции Хэмминга, Ханна, Бохмана или Дольфа-Чебышева.

Технические характеристики: