Новое поколение логических анализаторов ВЧ-цепей

Сегодня перед разработчиками и производителями стоят серьезные задачи. И у каждой из этих групп есть свой собственный набор требований. Например, на производстве требуется снижать затраты времени на измерения и увеличивать объемы выпуска. И здесь основным параметром является скорость. А вот для разработчиков первостепенна способность наиболее быстро решать задачи с наименьшим количеством итераций. И еще на этом этапе жизненного цикла продукта важной потребностью является простота в использовании.

Введение

Проблема состоит в том, что в реальности эти потребности часто находятся в значительном отрыве от контрольно-измерительных решений. Особенно если принять в расчет еще и то, что сегодня для корректной характеризации устройства часто требуется несколько разных приборов. И характеризация осложняется еще сильнее, если тестируемое устройство находится на полупроводниковой пластине. В этом случае осуществить корректные измерения гораздо сложнее, чем просто подключить кабель и нажать на кнопку.

И это нарастающее давление на инженеров, от которых требуют все большей скорости разработки, максимизации объемов выпуска и снижения себестоимости, обозначается все четче. А острее всего эти задачи стоят перед инженерами, разрабатывающими и производящими высокочастотные компоненты (особенно усилители, смесители и преобразователи частоты для аэрокосмической и оборонной отраслей), так же как и для отраслей широкополосного беспроводного доступа и беспроводных телекоммуникаций. И решить обозначенные проблемы в значительной степени помогает новое поколение анализаторов цепей, обладающее не только самыми лучшими характеристиками и параметрами точности, но и возможностью конфигурации для различных сценариев измерений. Это может даже стать ключевым конкурентным преимуществом их компании.

Новое поколение

Хотя привычные анализаторы цепей и способны эффективно измерять параметры таких активных устройств, как усилители, смесители и преобразователи, они не могут обеспечить того уровня точности, простоты использования и скорости, которых так жаждут современные инженеры. И особенно такой набор функций важен в отрасли беспроводных телекоммуникаций, где время вывода на рынок новых продуктов настолько сжалось, что очень часто именно от этого фактора зависит общий успех или провал компании. Примите во внимание, например, что на производстве любое падение скорости тестирования и, следовательно, объемов выпуска может напрямую повлиять на сроки производства и себестоимость конечных изделий. Учтите и то, что использование обычного анализатора цепей для осуществления широкого спектра измерений параметров различных компонентов может быть медленным и крайне утомительным процессом, осложненным потребностью постоянно перенастраивать параметры измерений. Современным инженерам нужна более быстрая и эффективная альтернатива.

Что действительно требуется от нового поколения анализаторов цепей, способных измерять параметры как активных, так и пассивных устройств, так это возможность сочетания функций нескольких приборов в одном. Новый прибор должен быть способен быстро осуществлять множество измерений, причем с высокой точностью. И, к тому же, он должен обладать следующими характеристиками:

• Высокая мощность. Этот параметр важен для обеспечения сигналов высокой мощности, например, чтобы перевести усилитель в область нелинейности.
• Низкий уровень гармонических искажений источника. Эта функция полезна для тестирования таких параметров усилителей, как гармоническое или интермодуляционное искажение. А сочетание высокой выходной мощности и низкого уровня паразитных гармоник упрощает настройку измерения, так как отпадает необходимость в использовании внешних усилителей и фильтров.
• Высокий уровень стабильности. Эта характеристика снижает количество требующихся процедур калибровки, что позволяет экономить время и повысить доверие к результатам измерений.
• Отличный уровень нелинейных искажений. Встроенный приемник анализатора должен обладать отличным значением параметра уровня нелинейных искажений. Это очень важно для точности измерений, особенно при высоком уровне мощности. И если анализатор обладает не самым лучшим значением этого параметра, это может сказаться на точности измерения уровня нелинейных искажений усилителей.
• Поддержка импульсных измерений на аппаратном уровне. Эта функция является ключевой для упрощения настройки импульсных измерений S-параметров. Если прибор обладает встроенными импульсными модуляторами и генераторами, для осуществления таких измерений не требуется каких-либо внешних дополнительных приборов.
• Второй встроенный генератор ВЧ-сигналов. Эта функция важна для тестирования усилителей, смесителей и преобразователей частоты. Такой генератор имеет двойное назначение. Во-первых, он может генерировать крайне необходимый и быстрый сигнал внутреннего гетеродина для исключительно быстрых измерений с фиксированной промежуточной частотой преобразователей и смесителей. И, во-вторых, его можно использовать в качестве одного из генераторов при тестировании интермодуляционных искажений усилителей мощности.
• Внутренняя схема работы с двумя источниками. Она экономит время, благодаря тому, что избавляет разработчика от необходимости искать и покупать внешние устройства для их комбинирования с подходящим частотным диапазоном, что, в свою очередь, облегчает процедуру измерения интермодуляционных искажений усилителей и преобразователей. А с использованием такой встроенной схемы тестирование S-параметров и интермодуляционных искажений можно проводить без изменения настроек.
• Конфигурируемая архитектура маршрутизации сигнала. Обладание подобной архитектурой позволяет инженерам осуществлять широкий спектр измерений с помощью различных приборов, для этого они могут использовать всего одно-единственное подключение к тестируемому устройству. Больше не нужно перенастраивать измерительное оборудование, чтобы осуществить какие-то дополнительные, помимо измерения параметров цепей, измерения. Например, внешний генератор сигналов с функцией цифровой модуляции и анализатор векторных сигналов можно подключить к входам и выходам усилителя, чтобы произвести дополнительные измерения, например, соотношения мощности в соседних каналах (ACPR), амплитуду вектора ошибки (EVM) или дополнительной интегральной функции распределения (CCDF). Эта гибкая архитектура также позволяет легко добавлять какое-либо аппаратное обеспечение обработки сигналов, например, фильтры и выходные каскады операционных усилителей.

PNA-X: анализатор цепей с лучшими характеристиками на рынке

Прибор N5242A PNA-X — это новый анализатор цепей от Agilent Technologies, обладающий действительно самыми высокими значениями ключевых параметров на рынке и позволяющий тестировать компоненты на частотах от 10 МГц до 26,5 ГГц. Он обладает не только всеми описанными в предыдущем разделе функциями, но и беспрецедентным сочетанием скорости и точности измерений. И так как этот прибор может быть переконфигурирован, он позволяет достичь прежде невозможной гибкости. В результате достигаются более высокий уровень интеграции процесса тестирования, возможность работы с более высокими частотами, уменьшенное время настройки, сложности и длительности измерений, а также снижение себестоимости тестирования.

Новый PNA-X от Agilent может похвалиться теми же функциями, что и уже хорошо известная серия PNA: это широкие возможности подключения по LAN, USB и GPIB; легкая в использовании открытая архитектура на базе Windows; встроенная система помощи; специальное приложение для измерения частотных преобразователей (FCA); автоматические расширения портов; опция ECal для высокоточной электронной калибровки. И к этим особенностям теперь добавились новые:

• Анализатор цепей наивысшего класса. Улучшенные параметры источников PNA-X позволяют достичь большей мощности и меньших паразитных гармоник, что избавляет от необходимости пользоваться внешними усилителями и фильтрами. Параметр нелинейности приемника на уровне 0,1 дБ при +12 дБм повышает точность при высоком уровне мощности, а высокая стабильность уменьшает необходимость в частой калибровке, что экономит время и повышает уверенность в результатах измерений.
• Встроенный второй источник — для быстрых измерений с фиксированной промежуточной частотой преобразователей и смесителей, а также тестирования усилителей, например, интермодуляционных искажений. Измерения с использованием второго источника, как правило, проводятся примерно в 30 раз быстрее, чем с использованием внешнего источника, что значительно ускоряет тестирование. PNA-X — это единственный двухпортовый анализатор со встроенным вторым источником. Второй источник в варианте прибора с четырьмя портами можно использовать для проведения согласованных измерений коэффициента передачи преобразователей, так же как и согласованных измерений всех трех портов тестируемого устройства (рис. 1).

Рис. 1. Второй внутренний источник можно использовать для подачи сигнала при измерении потерь или для усиления преобразования частотных преобразователей и смесителей
• Анализатор цепей. PNA-X — это гибко конфигурируемый анализатор цепей с самым большим числом точек доступа, встроенной схемой комбинирования сигналов, а также встроенными генераторами и модуляторами импульсов для быстрых и простых импульсных измерений. Внутренняя схема работы с двумя источниками снимает необходимость поиска внешнего решения, что упрощает настройку измерений (рис. 2). Второй источник включен для измерения S-параметров.

Рис. 2. В этой конфигурации два источника PNA-X скомбинированы внутренне и маршрутизованы для работы с измерительным портом № 1 для измерений интермодуляционных искажений и искривлений

PNA-X обладает внутренними переключателями для присоединения тестируемого устройства к внешним приборам, таким как генератор сигналов с цифровой модуляцией и анализатор спектра для измерения параметров ACPR, EVM или CCDF (рис. 3). Эти устройства дают возможность быстро и эффективно переключаться между измерениями S-параметров, интермодуляционных искажений и многими другими. Они также позволяют создавать и изменять маршруты измерений и добавлять усилители, фильтры и аттенюаторы для оптимизирования настройки всей измерительной системы. А наличие внутренних импульсных генераторов и модуляторов повышает скорость измерений, исключая необходимость взаимодействия по интерфейсу GPIB с их внешними аналогами.

• Усовершенствованный интерфейс пользователя. У PNA-X большой touch-screen дисплей, а также удобное расположение клавиш на передней панели. Большой размер экрана позволяет легко наблюдать за результатами нескольких измерений одновременно, а функция touchs-creen позволяет управлять прибором без использования мышки. Восемь программных кнопок (плюс одна, задаваемая пользователем) и множество аппаратных позволяют просто и удобно управлять прибором.

Анализатор цепей Agilent PNA-X дает современным инженерам возможность работать гибко и производительно. Разработчики могут быстрее и с меньшим числом итераций решать свои задачи, а на производстве можно будет достичь больших объемов выпуска и снижения себестоимости изделий.

Заключение

Новый анализатор цепей Agilent PNA-X относится к наивысшему классу подобных приборов. Это интегрированное решение, позволяющее сократить затраты времени на настройку и осуществление большого числа измерений, достигая при этом высочайшего уровня точности, превосходящего по этому параметру любых конкурентных аналогов на рынке. Простота и гибкость его использования позволяют теперь тестировать широкий спектр высокопроизводительных, самых современных компонентов через одно-единственное подключение. Эти особенности делают новый PNA-X идеальным выбором для инженеров-разработчиков и специалистов по тестированию на производстве — в сфере ВЧ и СВЧ электронных компонентов для аэрокосмической и оборонной отраслей, спутниковой связи, широкополосного беспроводного доступа и отрасли мобильных телекоммуникаций.