Signalgeneratoren bis 6 GHz überzeugen bei spektraler Reinheit

| Autor / Redakteur: Frank-Werner Thümmler und Matthias Weilhammer * / Hendrik Härter

Mit den beiden Mittelklasse-Signalgeneratoren bis 6 GHz bietet Rohde & Schwarz zwei Geräte für die preisliche Mittelklasse.
Mit den beiden Mittelklasse-Signalgeneratoren bis 6 GHz bietet Rohde & Schwarz zwei Geräte für die preisliche Mittelklasse. (Bild: Rohde & Schwarz)

Bei den Mittelklasse-Signalgeneratoren schickt Rohde & Schwarz zwei kompakte Geräte an den Start: Den analogen HF-Signalgenerator R&S SMB100B und den Vektorsignalgenerator R&S SMBV100B.

Zwei Signalgeneratoren begründeten das Segment der sogenannten kompakten Benchtop-Signalgeneratoren von Rohde & Schwarz: Zum einen der analoge R&S SMB100A sowie der vektorielle R&S SMBV100A. Beide Geräte bieten 6 GHz und sind weniger als 19 Zoll breit. Jetzt erweitert Messtechnik-Spezialist Rohde & Schwarz seine Generatoren um neue Modelle: Verbessert wurden die analogen Signalgeneratoren R&S SMB100B und Vektorsignalgeneratoren R&S SMBV100B. Mit ihnen will der Messgerätehersteller erneut einen Standard in der Mittelklasse setzen.

Mit Frequenzen von 8 kHz bis 1 GHz, 3 GHz oder 6 GHz sowie optionalen Funktionserweiterungen sprechen die Generatoren verschiedene Anwendungen an: die HF-Halbleiterentwicklung, Telekommunikation oder Luftfahrt und Verteidigung. Der Anwender hat über das grafische Benutzermenü zusammen mit einem hochauflösenden Touch-Display die Möglichkeit, seine Anwendung zu bedienen.

Generator liefert Ausgangsleistung bis 34 dBm

Bei Störfestigkeitsmessungen oder zur Kompensation von Verlusten in Messaufbauten sind oft sehr hohe Ausgangsleistungen erforderlich. Folglich muss dem Signalgenerator in vielen Fällen ein Verstärker nachgeschaltet werden. Der R&S SMB(V)100B bietet laut Hersteller hier eine bessere Alternative. Drei unterschiedliche Ausbaustufen erlauben es, die maximale Ausgangsleistung an die jeweiligen Anforderungen anzupassen. Die Generatoren liefern eine Ausgangsleistung von bis zu 34 dBm bei einer Trägerfrequenz von 1 GHz (Bild 2) ohne externen Verstärker und stellen somit eine kalibrierte Ein-Box-Lösung dar. Der Anwender erhält ein kompaktes, integrierte Messgerät, welches den Aufbau erheblich vereinfacht.

Der Signalgenerator R&S SMB(V)100B erzielt für eine Mittelklasse erstaunlich hohe absolute Pegelgenauigkeit. Konkret bedeutet das: Mit spezifizierten Werten von < 0,5 dB (200 kHz < f ≤ 3 GHz) und < 0,7 dB (f > 3 GHz) bei einem Pegel von >– 90 dBm laut Spezifikationen überzeugen die Werte. Prüflinge werden aber in der Regel nicht direkt an einen Generator angeschlossen, vielmehr sind Kabel und andere Komponenten zwischen Generator und Prüfling geschaltet. Damit verschiebt sich die Referenzebene vom HF-Ausgang des Generators hin zum Prüfling. Der spezielle Leistungsmesskopf R&S NRP wird über USB angeschlossen. Jetzt ist ein sehr genauer Abgleich an der neuen Referenzebene möglich. Der Anwender kann den gemessenen Pegel direkt vom Display des Generators ablesen und so die HF-Ausgangsleistung abgleichen, bis der gewünschte Wert an der neuen Referenzebene erreicht ist.

Pegellinearität und Pegelwiederholgenauigkeit

Nach dem Abgleich ist es entscheidend, dass die jeweiligen HF-Pegelwerte bei jedem Durchlauf reproduzierbar mit sehr hoher Genauigkeit eingestellt werden können. Mit einer Pegelwiederholgenauigkeit von 0,02 dB (gemessen, Bild 3) erreicht der Signalgenerator auch hier. Ein weiterer kritischer Parameter ist die Pegellinearität. Dabei ist entscheidend, dass der Generator eine möglichst geringe Abweichung vom Sollwert über einen weiten Amplitudenbereich erzielt. Mit einer Genauigkeit besser als 0,2 dB (gemessen, Bild 4) können die Generatoren auch hier überzeugen.

Einseitenbandphasenrauschen und Breitbandrauschen spielen nicht nur bei CW-Applikationen wie LO-Substitution eine wichtige Rolle, sondern ebenfalls bei digital modulierten Signalen, da sie sich unmittelbar auf die EVM (Error Vector Magnitude) auswirken. Dank seines besonderen Synthesizer-Konzepts weist der R&S SMB(V)100B bereits in der Standardausführung ein niedriges Einseitenbandphasenrauschen und Breitbandrauschen auf und die Qualität der Signale für CW- wie auch für digital modulierte Signale sind brauchbar. Eine weitere Verringerung des Phasenrauschens nahe am Träger bietet die Option R&S SMB(V)-B1H (High-Performance OCXO Reference Oscillator, Bild 5). Die wesentlichen Vorzüge dieser Option sind aber eine deutlich erhöhte Langzeitstabilität der Referenzfrequenz sowie eine erheblich geringere Temperaturabhängigkeit.

Um dem Bedarf nach mehr Modulationsbandbreite gerecht zu werden, ist der Vektorsignalgenerator R&S SMBV100B mit einem sehr leistungsfähigen Basisband ausgestattet. Durch die ausgeklügelte interne Frequenzgangkorrektur erreicht der Generator bei der Amplitudengenauigkeit von besser als 0,1 dB (gemessen, Bild 6) über die gesamte Bandbreite von 500 MHz. Durch die Kombination aus hoher HF-Modulationsbandbreite und Signalqualität eignet sich der Generator zum Testen und Charakterisieren von breitbandigen Empfängern und Verstärkern. Mit gemessenen EVM-Werten von unter 0,2% für 20 MHz breite LTE-Signale und unter 0,4% für 160 MHz breite IEEE 802.11ac-Signale übertrifft der Generator die Anforderungen an die EVM-Performance bei der Messung von Prüflingen. Somit ist sichergestellt, dass nur der Prüfling vermessen wird. Ingenieure können sich auf die wesentlichen Aufgaben in der Entwicklung konzentrieren, ohne sich um die Performance des Signalgenerators kümmern zu müssen. Erwähnenswert ist auch die EVM-Performance bei hohen Ausgangspegeln. So erzielt der Generator bei einem LTE-Signal mit einer Ausgangsleistung von 18 dBm einen EVM-Wert von unter 0,4%.

Vielfältige Einsatzmöglichkeiten für die Generatoren

Aufgrund ihrer Signalqualität können die beiden Signalgeneratoren für vielfältige Anwendungen bis 6 GHz eingesetzt werden. Der analoge Signalgenerator R&S SMB100B geeignet sich beispielsweise für Radar- und Empfängertests in der Luft- und Raumfahrt oder für CW-basierte Fertigungstests an Kommunikationsgeräten und -Infrastruktur. Der R&S SMBV100B bietet darüber hinaus eine hohe Signalqualität für vektormodulierte Signale. Optionen für alle wichtigen digitalen Kommunikationsstandards inklusive 5G, Cellular IoT, LTE, WLAN IEEE 802.11a/b/g/n/ac/ax oder Bluetooth 5.0 sind verfügbar.

Die digitalen Standards laufen dabei direkt auf dem Gerät, ein externer PC ist nicht nötig. Das ermöglicht es, Signale und Parameter schnell und einfach zu variieren. Funktionen für das sogenannte Envelope Tracking und Digital Pre-Distortion (DPD) stehen ebenfalls zur Verfügung. Via externe I/Q-Eingänge lassen sich zudem Signale mit Bandbreiten bis 2 GHz modulieren. Breitbandsignale profitieren vom I/Q-Modulationsfrequenzgang. Damit können Entwickler die Produktqualität auch für Breitbandkommunikationssysteme wie 5G sicherstellen. Manchmal muss in einem bestehenden Automated-Test-System eine Komponente ausgetauscht werden, weil sie defekt oder veraltet ist. Wenn ein R&S SMV(V)100B den bisher verwendeten Signalgenerator ersetzen soll, ist die Integration in das eigene System unproblematisch. Für die beiden Signalgeneratoren bietet der Hersteller die R&S LegacyPro Code Emulation an. Damit sind die Geräte in der Lage, eine große Palette an Legacy-Signalgeneratoren von Anbietern wie Keysight/Agilent, HP, Anritsu und Rohde & Schwarz zu emulieren.

Der Signalgenerator R&S SMB(V)100B bietet dem Anwender ein durchdachtes Upgrade-Konzept. Gewünschte Funktionen lassen sich über Software-Keycodes freischalten. Beispielsweise lässt sich die Ausgangsleistung und beim Vektormodell R&S SMBV100B der Frequenzbereich sowie die Modulationsbandbreite erweitern.

* Frank-Werner Thümmler ist Produktmanager für analoge Signalgeneratoren im Bereich Komponententests bei Rohde & Schwarz in München. Matthias Weilhammer arbeitet seit 2012 im Produktmanagement für Signalgeneratoren bei Rohde & Schwarz in München mit Fokus auf Wireless Communications.

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