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Spektrum-Analysatoren von Rigol jetzt mit VNA-Erweiterung

Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Für seine beiden Serien der Spektrum-Analysatoren RSA5000 und RSA3000 bietet Rigol jetzt die Funktion VNA an. Doch die beiden Geräte bieten noch einiges mehr.

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Der Spektrum-Analysator RSA5000 von Rigol ist jetzt mit der VNA-Funktion erhältlich.
Der Spektrum-Analysator RSA5000 von Rigol ist jetzt mit der VNA-Funktion erhältlich.
(Bild: Rigol)

Im Frühjahr 20018 präsentierte Rigol seine Spektrum-Analysatoren der Serie RSA5000 sowie dem RSA3000. Die beiden Geräte basieren auf der bekannten, von Rigol entwickelten UltraReal-Technik.

Mit der neuen Plattform wurde es unter anderem möglich, in Echtzeit zu messen. Die beiden Serien RSA5000N und RSA3000N erhalten nun standardmäßig integriert die Funktion VNA. Sie bieten außerdem eine kompakte Bauform und zeichnen sich durch kompakte Bauweise sowie Bedienung über Touchscreen für unterschiedliche Einsatzmöglichkeiten aus.

Die Serien gibt es in unterschiedlichen Bandbreiten von 9 kHz bis 1,5 GHz bzw. bis zu 6,5 GHz. Die einzelnen Modelle und ihre Bandbreiten:

  • RSA5032N: 9 kHz bis 3,2 GHz,
  • RSA5065N: 9 kHz bis 6,5 GHz,
  • RSA3015N: 9 kHz bis 1,5 GHz,
  • RSA3030N: 9 kHz bis 3 GHz und
  • RSA3045N: 9 kHz bis 4,5 GHz.

Die Gerätefamilien RSA5000N und RSA3000N sind modular aufgebaut und bieten neben der neuen VNA-Funktion die vier Funktionsmodule RTSA (Echtzeit-Spektrum-Analysator bis zu einer maximalen Bandbreite von 40 MHz), GPSA (Sweep-basierender Spektrum-Analysator mit hoher Performance), EMI (Vorab-Konformitäts-Tests nach CISPR-Vorgaben) und VSA (Vektorsignalanalyse für unterschiedliche digitale Demodulation und Bitfehlermessung, nur RSA5000N).

Kompletter Frequenzbereich von 9 kHz bis 6,5 GHz

Echtzeit-Spektrum-Analysatoren erledigen wichtige Funktionen in vielen Testlabors und werden oftmals gleichgesetzt mit hohen Kosten. Mit der erweiterten Basic-Performance-Serie RSA5000N oder RSA3000N steht für Anwender mit anspruchsvollen Analyse-Aufgaben und gleichzeitig limitierten Budgets eine kostengünstige Alternative zur Verfügung. Die komplett ausgestatteten Instrumente verfügen über die voll digitale IF-Technologie (Intermediate Frequency) für genaue und hochauflösende Messungen über den gesamten Frequenzbereich von 9 kHz bis 6,5 GHz.

Die Serien RSA5000N/RSA3000N verfügen über einen kapazitives Multi-Touch Display mit 10,1'' und einer Auflösung von 1024 x 600 Pixel und beziehen ihre Eingangssignale über eine 50-Ω-Typ-N-Buchse. Anschlüsse zu einem PC sind über Ethernet-LAN und USB möglich. Der Mitlaufgenerator der beiden Serien lässt sich im GPSA- und im VNA-Mode mit einer Ausgangsleistung von -40 bis 0 dBm einstellen und nutzen. Die Geräteklassen lassen sich auch über Web-Control bedienen.

  • VNA (Neu) – Vektor-Netzwerk-Analysator mit einer Bandbreite von 100 kHz bis 6,5 GHz und hoher Dynamik (Standard integriert)
  • RTSA – Echtzeit-Spektrum-Analysator bis zu einer maximalen Echtzeitbandbreite von 40 MHz
  • GPSA – Spektrum-Analysator mit hoher Performance
  • EMI – Vorab-Konformitäts-Tests nach CISPR-Vorgaben
  • VSA – Digitale Demodulation (nur RSA5000N)

VNA-Modul

Die Serie RSA3000N bietet eine Bandbreite bis 4,5 GHz. Mit dem neuen VNA-Modul lassen sich mit dem Analysator alle Standard-Aufgaben der Netzwerkanalyse ermitteln.
Die Serie RSA3000N bietet eine Bandbreite bis 4,5 GHz. Mit dem neuen VNA-Modul lassen sich mit dem Analysator alle Standard-Aufgaben der Netzwerkanalyse ermitteln.
(Bild: Rigol)

Mit einem Frequenzbereich von 100 kHz bis 6,5 GHz erfüllt der VNA alle Standard-Aufgaben zur Netzwerkanalyse: Messung des vektoriellen Reflexions- (S11) und Transmissionsfaktors (S21) sowie die Umsetzung in den Zeitbereich für die Distanzfehlermessung [DTF] beispielsweise an einem Kabel. Der Dynamikbereich der S21-Messung liegt bei <80 dB (nom.) während die Richtdämpfung des internen Kopplers bei <40 dB (nom.) liegt. Die Messbandbreite kann in 1-3-10-Schritten zwischen 1 kHz bis 10 MHz eingestellt werden.

Bei der DTF-Messung lassen sich unterschiedliche Fensterdarstellungen verwenden. Für eine sehr genaue Entfernungsbestimmung der Reflexionen können hier unterschiedliche Parameter des Messobjektes wie den Verkürzungsfaktor [Velocity Factor], die Kabeldämpfung und die Kabellänge eingegeben werden. Mit bis zu 10.000 Datenpunkten und möglichen acht Markern kann man komplexe Messaufgaben komfortabel lösen. Der Hersteller Rigol bietet zwei unterschiedliche Kalibrierkits mit dem hochgenauen CK106A und dem Low-Cost-Kalibrierkit CK106E an.

Mögliche Darstellungen:

  • S21: Für Lineare- und logarithmische Durchgangsdämpfung Phase und Gruppenlaufzeit.
  • S11: Als Smith- und Polardiagramm, Phase und Gruppenlaufzeit, Reflektions-Faktor oder SWR.
  • DTF: Lineare- und logarithmische Durchgangsdämpfung sowie SWR.

RTSA-Modul

Die Echtzeitbandbreite beträgt beim RSA5000N standardmäßig 25 MHz und beim Modell RSA3000N standardmäßig 10 MHz. Beide Serien lassen sich optional auf 40 MHz erweitern. Dank der schnellen FFT-Berechnung lässt sich bei dem Gerät eine hundertprozentige Erfassungswahrscheinlichkeit mit korrekter Amplitude ([POI] – Probability of Intercept) von bis zu 9,3 µs (FullScale) erreichen. Somit ist es möglich, Signale zu erfassen, die mit einem normalen Spektrum-Analysator nicht mehr gemessen werden können.

Durch den entstehenden hohen Informationsgehalt lassen sich unterschiedliche Messungen wie eine Dichtigkeitsdarstellung über die Frequenz [1], Spektrogramm [2] oder die Leistung über den Zeitbereich darstellen. Alle Darstellungen können auch gleichzeitig angezeigt werden. Mit dem vielseitigen Frequenzmaskentrigger (FMT) lassen sich schwer ermittelbare Signale erfassen. Mittels unterschiedlicher Filterarten sowie jeweils sechs verschiedenen RBW-Breiten lässt sich das Gerät optimal auf die jeweilige Applikation einstellen.

  • Eine FFT-Rate von bis zu 146,484 FFT/s,
  • POI: 9,3 µs,
  • Integrierter FMT- und Leistungstrigger sowie
  • Interfaces USB, LAN und HDMI.

GPSA-Modul

Mit einem Spektrum-Analysator lassen sich Signal-Amplituden in Abhängigkeit von der Frequenz darstellen und bietet eine Auswahl von IF-Filtern. Diese Filter verringern die angezeigte Bandbreite und isolieren ein dediziertes Signal aus dem umgebenden Rauschen. Mit der digitalen IF-Technologie des Spektrum-Analysators RSA5000 lassen sich die Abweichungen der Amplitude über die Zeit und Frequenz im Vergleich zu analogen Filtern reduzieren. Die effektive Messgeschwindigkeit ist mehr als doppelt so hoch wie bei der DSA800-Serie.

Amplitudenwerte lassen sich mit der integrierten Dämpfung (einstellbar von 0 bis 50 dB) mit bis zu +30 dBm messen. Die typische Phasenrauschleistung des RSA5000 beträgt -108 dBc/Hz@1GHz bei einem Abstand von 10 kHz zum Trägersignal und ist einmalig in dieser Preisklasse.

  • DANL: RSA5000N bis <-165 dBm/1 Hz (typ.) / RSA3000N bis <-161 dBm/1 Hz (typ.),
  • Phasenrauschen beim RSA5000N <-108 dBc/Hz (typ.) / RSA3000N bis <-102 dBc/Hz (typ.),
  • Pmax von +30 dBm und eine
  • interne Dämpfung von 0 bis 50 dB in Schritten von 1 dB.

Die Serien RSA5000N und RSA3000N verfügen über Filter mit 3-dB-Bandbreitenauflösung (RBW) sowie über Video-Bandbreitenfilter (VBW), die sich von 1 Hz bis 10 MHz in 1-3-10-Abstufung einstellen lassen. Der Anwender kann Frequenzbereiche vom „Zero-Span“ bis zur vollen Bandbreite (9 kHz bis zu 6,5 GHz) des Instruments einstellen.

EMI-Modul

Mit der integrierten EMI-Zusatzoption enthalten alle EMI-Filter und zusätzliche Detektoren (Quasi Peak / CISPR Average). Außerdem lassen sich erweiterbare Messfunktionen für Pre-Compliance-Tests von Baugruppen, Geräten und Komponenten mit den Serien RSA3000N und RSA5000N durchgeführen. Kostengünstige Vor-Tests sind im eigenen Haus möglich, bevor die Produkte an externe, zertifizierte und kostenintensive Testlabore gegeben werden. Bereits während der Produktentwicklung lässt sich sicherstellen, dass das die EU-Normen für EMV erfüllt wird.

Folgende Möglichkeiten sind bei dieser Option integriert und sorgen für eine schnelle Auswertung: CISPR-16-1-1-Detektoren, CISPR-16-1-1-Bandbreiten, logarithmische und lineare Darstellung, Signalergebnis-Tabellen, flexible Scan-Tabellen, simultane Detektoren an Messmeter, Verwendung von automatischen Limits mit Deltaberücksichtigung, Messungen am Marker, Testbericht-Generierung sowie eine Korrekturberücksichtigung von externen Komponenten können direkt am Gerät durchgeführt werden.

VSA-Modul

Die vielfältigen Funktionen des VSA-Moduls bei der RSA5000N-Serie umfassen die I/Q-HF-Hüllkurvenanalyse und die flexible digitale Modulationsanalyse. Der FMT-Trigger basiert auf Ultra Real für die Erfassung und Modulationsanalyse. Dies ermöglicht die Messung und Analyse von drahtlosen Kommunikations- und Verbindungsstandards sowie BER-Tests für bekannte Signalsequenzen. Die Modulationsformate sind FSK2, FSK4, FSK8, MSK, BPSK, QPSK, OQPSK, DQPSK, 8PSK, π/4-DQPSK, π/8-D8PSK, D8PSK, QAM16, QAM32, QAM64, ASK2 und ASK4.

Die Analyseergebnisse können als Signalamplitude im Zeitbereich, Spektrum, Augendiagramm, Konstellations- und Vektordiagramm, Fehlervektorgröße, Quadraturfehler, Amplitudenfehler und Phasenfehler angezeigt werden. Die RSA3000N-Serie bietet eine vereinfachte Form des VSA-Moduls für die ASK/FSK-Demodulationen und BER-Tests an.

Erläuterungen

[1] Density Darstellung: Drei dimensionale Darstellung Frequenz über Amplitude und durch unterschiedliche Farbdarstellung die Widerholrate der Signale pro Pixelpunkt.

[2] Wasserfalldiagramm, zusammen mit Density 4D.

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