Larghezza di banda di acquisizione a banda larga Tektronix RSA5100B

SCHEDA TECNICA

Larghezza di banda di acquisizione	Opzione B16x Larghezza di banda di acquisizione 165 MHz	B16xHD, larghezza di banda di acquisizione ad alta gamma dinamica 165 MHz
> 40 MHz < 80 MHz	-76 dBc	-80 dBc
> 80 MHz < 165 MHz	– 73 dBc	-80 dBc

Introduzione: Opzioni di larghezza di banda di acquisizione a banda larga Tektronix RSA51xxB Tektronix offre una scelta di gamma dinamica nelle opzioni di larghezza di banda di acquisizione elevata per gli analizzatori di segnale in tempo reale della serie RSA5100B. Ci sono vantaggitages e svantaggiotages per ogni soluzione e questo white paper esamina la differenza tra queste opzioni e come scegliere tra di esse. Sono disponibili opzioni da 85 MHz a 165 MHz di larghezza di banda e questo documento si concentra sui risultati delle opzioni a 165 MHz per presentare il caso più difficile. Entrambe le opzioni forniscono fino a 165 MHz di larghezza di banda di analisi in tempo reale sulla gamma di frequenze del modello RSA. Le differenze sono nell'SFDR (Spurious Free Dynamic Range) con segnale, diverso da CF (Center Frequency). Tutti i confronti in questo documento riguardano le prestazioni tipiche pubblicate. Consultare la scheda tecnica per i dettagli; sono qui semplificate per coprire tutte le gamme di frequenza degli strumenti. Per intervalli inferiori a 80 MHz e per strumenti fino a 6.2 GHz, queste specifiche sono migliorate. L'opzione B16x è competitiva con altri produttori che forniscono fino a 165 MHz di larghezza di banda in tempo reale. Questa opzione offre ottime prestazioni per l'analisi dei segnali Wi-Fi 802.11ac e per l'analisi dello spettro in tempo reale a banda larga con display e trigger DPX spettrali. Se le specifiche dell'opzione B16x soddisfano i tuoi obiettivi, questa opzione funzionerà bene per te.

Se desideri un po' più SFDR e uno spettro più pulito, potresti prendere in considerazione l'opzione B16xHD. L'opzione B16xHD fornisce un SFDR più pulito e inferiore rispetto all'opzione B16x. Per più pulito, intendiamo che l'opzione B16xHD ha meno prodotti di distorsione di qualsiasi tipo e un SFDR complessivamente più basso consente all'utente di guardare più in profondità e vedere i segnali senza che le specifiche dello strumento limitino la misurazione. Un migliore SFDR fornisce anche più margine durante la misurazione di piccoli segnali in presenza di segnali di grandi dimensioni senza la necessità di considerare i prodotti di distorsione creati nello strumento di misurazione. In questo articolo, HD2 e HD3 si riferiscono a HD – Distorsione armonica, 2 – seconda armonica e 3 – terza armonica. Questi sono generati nella frequenza intermedia (IF) stagee il convertitore analogico-digitale (ADC). Quando vengono generate distorsioni armoniche nell'IF/ADC, la loro posizione nella banda di acquisizione può essere difficile da prevedere. A qualsiasi particolare frequenza operativa, la posizione del segnale dipenderà dalla zona di Nyquist selezionata per il funzionamento, se vengono utilizzati prodotti di miscelazione high-side o low-side e la samptasso di ling. La modifica della frequenza di ingresso può far sì che i segnali si muovano in direzioni opposte, a velocità diverse. L'exampil mostrato in questo documento è ripetibile, ma si otterranno interazioni diverse ad altre frequenze di input. Questa distorsione IF non deve essere confusa con le specifiche dello strumento per la seconda e la terza armonica front-end. La distorsione armonica dell'ingresso RF è prevedibile in base alla frequenza di ingresso. Ad esempioample, se l'input è 1GHz, HD2 del front-end è 2 GHz e HD3 è a 3 GHz.Figura 2. Prestazioni dell'opzione B16x che mostrano la distorsione armonica generata da IF/ADC a -75.72 dBc. Il segnale su M1 è la combinazione di HD2 e HD3.

Opzione B16x

La Figura 2 mostra un segnale al livello di riferimento di -10dBm e lo spettro che normalmente si vedrebbe per una frequenza centrale (CF) di 400 MHz con un tono di 380 MHz applicato all'ingresso. L'intervallo è di 165 MHz. Di solito ci sono due o tre segnali creati dallo strumento che limitano l'SFDR. Il componente principale mostrato sopra dal marker M1 a -75.72 dBc è il punto in cui HD2 e HD3 del segnale di ingresso nell'IF sono uno sopra l'altro. Ricorda, questi HD2 e HD3
i termini sono generati solo nell'IF e non fanno parte della specifica di distorsione armonica RF. L'illustrazione sopra non ha una media, quindi il segnale su M1 si sposta di molti dB con rumore. Questa schermata ha catturato un picco elevato poiché HD2 e HD3 "battono" insieme e causano fluttuazioni nel livello dello sperone.Figura 3. Prestazioni dell'opzione B16x che mostrano la distorsione armonica generata da IF/ADC a -78.62 dBc, dopo 10 medie per ridurre le variazioni di rumore sul segnale.
La Figura 3 è le stesse condizioni della Figura 2, tranne che per le medie di 10 rms delle tracce. Il risultato è una misurazione meno rumorosa di circa -79 dBc a M1.Figura 4. Sintonizzare leggermente il segnale di ingresso fa sì che i prodotti HD2 e HD3 si separino in frequenza, come si vede a M1.
Moving the signal even a few hundred kHz to 380.3 MHz away splits these signals into their two respective harmonic distortion terms. HD3 is shown at marker M1 at -81 dBc. HD2 is the smaller term just to the right of M1. M2 is the other smaller spur in the system. These signals limit the SFDR to -73 dBc typical. Moving the input signal across the band produces spurs that move 1:1, 2:1, 3:1 and 4:1 across the band until they fall off the end of the screen. Increasing the frequency further will bring these terms in band at roughly these same levels as it aliases back into the band and moves in the opposite direction across the displayed span.

Figura 5. Quando il segnale di ingresso è all'estremità inferiore della larghezza di banda di acquisizione (320 MHz), le armoniche IF/ADC sono a M1 e M2. La seconda armonica è dominante a circa -75 dBc, con la terza armonica a -86 dBc.
Per i segnali nella parte bassa dello schermo, un segnale a 320 MHz produce i segnali mostrati nella Figura 5. M1 è HD2 a circa -75 dBc nell'IF, M2 è HD3 a circa -86 dBc.Figura 6. un example di quando la terza armonica si è "ripiegata" nella larghezza di banda dell'analisi. Qui, un segnale leggermente inferiore alla frequenza centrale di 400 MHz crea la seconda armonica IF/ADC su M2 e la terza armonica su M1.
Con il segnale in ingresso vicino al centro dello schermo a 390 MHz (CF=400 MHz) vediamo HD2 in IF a M1 vicino al lato destro dello schermo a -81 dBc e HD3 su M2 a circa -80 dBc (Figura 6).Figura 7. Con il segnale di ingresso leggermente superiore alla frequenza centrale, la seconda armonica appare in M1 e la terza armonica si è ora spostata al di sotto della frequenza di ingresso in M2.
Quando la frequenza di ingresso aumenta a 410 MHz vediamo HD2 a
M1 di -83 dBc e altri spur M2 per HD3 a -80 dBc.Figura 8. Spostando il segnale di ingresso al limite superiore della larghezza di banda di acquisizione, la seconda armonica si sposta al di sotto della frequenza di ingresso e la terza armonica si trova tra l'ingresso e la seconda armonica. La seconda e la terza armonica viaggiano in direzioni diverse ea velocità diverse, rendendole difficili da identificare sullo schermo.

Per i segnali sul lato destro dello schermo a 480 MHz vediamo HD2 a M1 di -80 dBc e altri spurghi HD3 a M2 a -81 dBc. Questi spur sono relativamente stabili con una piccola quantità di rumore se viene utilizzata la media. Le prestazioni dell'opzione B16x sono simili a quelle di altri analizzatori di spettro in tempo reale oggi disponibili. Tutti i prodotti disponibili utilizzano digitalizzatori simili a 14 bit applicati a una frequenza intermedia. Mentre l'esatta frequenza di ingresso richiesta per vedere la distorsione armonica può variare, i livelli delle armoniche nell'IF sono molto simili per tutti gli strumenti.Figura 9. L'opzione B16xHD, opzione ad alta gamma dinamica, mostra un miglioramento di 10 dB rispetto al sistema di acquisizione standard per la distorsione armonica IF/ADC. Qui, la seconda e la terza armonica sono alla stessa frequenza su M2, ma sono quasi nel livello di rumore. Il nuovo sperone dominante, mostrato in M3 a -1 dBc, è causato dalla distorsione interlacciata dei due digitalizzatori a 2 bit utilizzati nell'opzione high dynamic range.

Opzione B16xHD

L'opzione B16xHD migliora l'SFDR a -80 dBc tipico, un miglioramento significativo rispetto a -73 dBc tipico per l'opzione B16x. Tuttavia, la natura dei componenti limitanti per questa opzione è cambiata. Questo design utilizza un digitalizzatore migliorato con HD2 e HD3 molto bassi che possono essere visti sul lato destro dello schermo come indicato in M1 nella Figura 9. Questo comprende anche i due termini HD2 e HD3 uno sopra l'altro. Lo sperone dominante è mostrato sul marker M2 che in questa schermata è -86 dBc. Questo termine dell'immagine si sposta verso l'alto o verso il basso senza alcuna media. Questa schermata illustra un caso in cui questo sperone è più alto del normale ma è ancora a -86 dBc. Il sistema utilizzato è un ADC interlacciato che produce immagini interlacciate che appaiono equidistanti dal centro dello schermo a 1:1 e sul lato opposto come mostrato in M2 per un ingresso a tono singolo. Se l'ingresso viene portato sul lato sinistro dello schermo, lo sperone apparirà sul lato opposto equidistante dal centro dello schermo all'ingresso. Quando il segnale si sposta verso il centro dello schermo, lo sperone sul lato destro si sposta verso il centro dello schermo. Si incrociano al centro e continuano a spostarsi verso i bordi dello schermo. La frequenza spuria è abbastanza facile da prevedere quindi se cadono su un segnale sospetto DUT si può spostare un po' il CF e determinare se i componenti provengono dal DUT o dallo strumento. La maggior parte delle volte questa opzione fornisce un valore SFDR migliore di -80dB. A causa della natura della cancellazione del vettore nel processo di correzione e del rumore sopra quei segnali, i picchi di questo spur possono variare fino a un valore da picco a picco da 8 a 10 dB. Ci possono essere momenti in cui i picchi possono raggiungere -78 dBc, ma è statisticamente probabile che ciò si verifichi solo con una probabilità di 3 Sigma. Questo termine è sensibile alla temperatura, quindi è necessario eseguire un nuovo allineamento prima di una misurazione molto sensibile. Lo strumento si allineerà per questo sperone per variazioni di temperatura più piccole rispetto all'opzione B16x che è molto stabile ma ha un SFDR peggiore.

Figura 10. Opzione 16xHD che mostra dove l'immagine spuria su M2 è quasi nel rumore. Questo segnale varia con il tempo e la temperatura, ma è inferiore a -80 dBc in quasi tutti i casi.

La Figura 10 illustra un caso senza medie in cui lo spur M2 è molto vicino al rumore di fondo. HD2 e HD3 sono quasi inesistenti. Questo caso cattura uno sperone M2 molto basso. Nel funzionamento normale senza medie questo segnale varierà in modo simile al rumore tra i medi -80 dBc e -90 dBc. Il segnale all'estrema sinistra dello schermo è uno sperone di sistema non dominante che è ben al di sotto della specifica di -80 dBc Le figure 11-16 mostrano le prestazioni delle opzioni ad alta gamma dinamica poiché la frequenza portante è sintonizzata su tutta la gamma del segnale di ingresso dello strumento. Le condizioni di prova sono simili a quelle mostrate quando si utilizzano le opzioni di gamma dinamica standard, ma i livelli di armoniche e spurie risultanti sono sostanzialmente migliorati. Vedere le intestazioni delle didascalie per le condizioni ei risultati del test.Figura 11. L'immagine è falsa dopo 10 medie, ora a -91.5 dBc.Figura 12. Con un ingresso di 380.3MHz dove l'HD2 e l'HD3 sarebbero a M1, ma sono quasi inesistenti a causa dell'elevata gamma dinamica dell'opzione B16xHD. M2 indica lo sperone di immagine 1:1 simmetrico rispetto al centro dello schermo e inferiore a -90 dBc.

Figura 13. Opzione 16xHD con un ingresso di 380.3MHz dove l'HD2 e l'HD3 sarebbero divisi su M1 ma sono ancora quasi inesistenti. M2 indica lo sperone di immagine 1:1 simmetrico rispetto al centro dello schermo e inferiore a -90 dBc.Figura 14. Con un ingresso a 390 MHz, M1 è l'HD2 che è nel rumore e M2 indica lo sperone di immagine 1:1 a -96 dBc.Figura 15. L'ingresso è a 410 MHz. M1 è HD2 a -89 dBc e M2 è l'immagine 1:1 a -90 dBc.Figura 16. HD2 a -92 dBc (M1), con l'immagine 1:1 a -87 dBc (M2).

Figura 17. Probabilità del livello dell'immagine misurata per 4 strumenti. La probabilità del 95% è di circa -80 dBc, con un livello medio (50%) compreso tra -82 e -83 dBc.

Altre informazioni su questa opzione B16xHD
L'immagine è sensibile alla temperatura. Per contrastare ciò, l'opzione B16xHD utilizza un elemento stabilizzato termicamente che mantiene la temperatura entro 2 gradi C su quasi l'intero intervallo operativo dello strumento. In caso di grandi variazioni di temperatura ambiente (> 5 gradi C), lo strumento potrebbe richiedere l'allineamento per ottimizzare le prestazioni del sistema ADC. Questo allineamento limitato richiede solo pochi secondi e può essere disattivato se le condizioni operative non richiedono interruzioni. Se questo non è desiderabile, una scelta migliore potrebbe essere l'opzione B16x che ha speroni stabili ma peggiori se l'applicazione non richiede il migliore SFDR dell'opzione B16xHD. Il livello dell'immagine varia anche con il rumore che si verifica durante la normalizzazione e il normale funzionamento. La variazione è coerente con le statistiche in cui si può avere una variazione maggiore di 3 Sigma molto occasionalmente. Durante i nostri test di valutazione delle prestazioni su più unità, abbiamo misurato i segnali spuri per ogni passo di 500 kHz attraverso la larghezza di banda di acquisizione di 165 MHz, per un totale di 330 misurazioni per test. I risultati di questo test sono stati che il 99% delle volte, la cattura del caso peggiore su molte scansioni rimarrà al di sotto di -79 dBc. Il 95% delle volte, la cattura nel caso peggiore sarà inferiore a -80 dBc sulle nostre unità. Alla media o al 50% delle volte il caso peggiore sarà inferiore a -82 dBc. Nella maggior parte delle condizioni non vedrai un caso peggiore a meno che tu non sia alla frequenza e all'ora esatte in cui può verificarsi una variazione > 3 sigma. La media tipica sarà compresa tra -80 dBc e -90 dBc eccetto per >3 punti sigma del rumore. La Figura 19 mostra la probabilità di rifiuto dell'immagine di quattro degli strumenti testati durante la nostra valutazione delle prestazioni.

Preselezione e immagini RF/IF

Questo documento si è concentrato sulla distorsione e sui prodotti spuri presenti nel sistema IF/AD degli analizzatori a banda larga, comprese le immagini relative al digitalizzatore. Un contributo importante alle prestazioni complessive è la soppressione delle immagini che risultano nel processo di conversione RF e IF. Gli analizzatori di spettro in tempo reale Tektronix sono sempre preselezionati per evitare immagini. La maggior parte degli analizzatori di spettro utilizza filtri passa banda sintonizzabili a banda stretta, spesso filtri sintonizzati YIG (YTF) per fungere da preselettori. Questi filtri forniscono la reiezione dell'immagine e migliorano le prestazioni spurie nelle applicazioni con sweep limitando il numero di segnali presenti al primo missaggio stage. Gli YTF sono dispositivi a banda stretta per natura e di solito sono limitati a larghezze di banda inferiori a 50 MHz. Questi analizzatori bypassano il filtro di ingresso durante l'esecuzione dell'analisi a banda larga, lasciandoli suscettibili alle risposte dell'immagine quando operano in modalità in cui è richiesta l'analisi a banda larga, ad esempio per l'analisi del segnale in tempo reale. A differenza degli analizzatori di spettro con YTF, gli analizzatori di segnale in tempo reale Tektronix utilizzano un'architettura priva di immagini a banda larga che garantisce che i segnali a frequenze al di fuori della banda su cui è sintonizzato lo strumento non creino risposte spurie o immagini. Questa risposta senza immagini è ottenuta con una serie di filtri di input progettati in modo tale che tutte le risposte dell'immagine siano soppresse. I filtri di ingresso sono sovrapposti da una larghezza di banda di acquisizione maggiore della più ampia, garantendo che siano sempre disponibili acquisizioni a larghezza di banda completa. Questa serie di filtri ha lo scopo del preselettore utilizzato da altri analizzatori di spettro, ma ha il vantaggio di essere sempre attiva pur fornendo una risposta priva di immagini in tutte le impostazioni della larghezza di banda dello strumento ea tutte le frequenze.

Conclusioni

SCEGLI L'OPZIONE B16X QUANDO:

1. -73 dBc tipico soddisfa le tue esigenze
2. Gli ambienti con temperatura prevista possono variare rapidamente
3. È necessario che le spurie siano relativamente costanti e stabili e che le prestazioni spurie standard soddisfino le vostre esigenze.

SCEGLI B16XHD QUANDO:

1. È previsto il funzionamento in un ambiente a temperatura di laboratorio normale
2. C'è bisogno di altri 10 dB di SFDR per -80 dBc tipico-media specifica
3. Una certa variazione di rumore in SFDR nel peggiore dei casi è accettabile, ma la maggior parte delle volte al di sotto di -80 dBc.

Appendice: Definizioni dei tipi di specifica
Le specifiche variano ampiamente da produttore a produttore. Tektronix fornisce diverse categorie di prestazioni pubblicate per analizzatori di spettro, descritte di seguito. Le specifiche discusse in questo articolo sono P-Typ o prestazioni tipiche pubblicate.
Nominale: Caratteristiche che sono descritte in termini di prestazioni nominali, garantite, ma senza limiti di tolleranza. Exampi le sono il numero di ingressi trigger o le dimensioni fisiche e il peso.

Caratteristiche specificate: Caratteristiche descritte in termini di prestazioni specificate con limiti di tolleranza garantiti, come l'accuratezza della frequenza di riferimento e la risposta in frequenza. Le caratteristiche specificate includono sempre una descrizione contenente i limiti di tolleranza. Le specifiche sono garantite al cliente e vengono testate direttamente o indirettamente durante la produzione o mediante prove di tipo degli strumenti prima della produzione. Le specifiche che vengono controllate direttamente sono incluse nel documento di verifica delle prestazioni per lo strumento.

Caratteristiche tipiche: Caratteristiche descritte in termini di prestazioni tipiche, ma non garantite. I valori forniti non sono garantiti, ma l'80% dei valori misurati soddisferà la specifica con una confidenza dell'80%, se non diversamente specificato, tra 18°C ​​e 28°C ambiente, subito dopo aver eseguito un allineamento completo. Le caratteristiche tipiche non vengono testate nei controlli manuali delle prestazioni.

Tipico-95: Si tratta di specifiche poco pratiche da verificare sul campo in quanto si basano su dati statistici sulle prestazioni in un'ampia sample di strumenti. Exampi di questo sono la gamma dinamica ACLR (Adjacent Channel Leakage Ratio) e Absolute Amplitude Precisione a tutte le frequenze centrali. Una specifica classificata come (P-TYP-S95) indica che la specifica sarà soddisfatta su qualsiasi strumento particolare con una confidenza del 95%. I valori del 95° percentile indicano l'ampiezza del
si prevede che la popolazione (≈2σ) delle tolleranze di prestazione sia soddisfatta nel 95% dei casi con una confidenza del 95%, per qualsiasi temperatura ambiente nell'intervallo da 18 a 28°C, immediatamente dopo aver eseguito un allineamento. Oltre alle osservazioni statistiche di asampgli strumenti, questi valori includono gli effetti delle incertezze dei riferimenti di calibrazione esterni e dell'invecchiamento nel corso dell'intervallo di calibrazione pubblicato. Questi valori non sono garantiti. Questi valori vengono aggiornati occasionalmente se si osserva un cambiamento significativo nel comportamento statisticamente osservato degli strumenti di produzione.

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Documenti / Risorse

Larghezza di banda di acquisizione a banda larga Tektronix RSA5100B [pdf] Guida utente RSA5100B, larghezza di banda di acquisizione banda larga

Riferimenti

• Manuale d'uso