Векторный анализатор цепей Rohde & Schwarz ZNB20

Более 60 лет опыта работы в сфере векторного анализа цепей приносят плоды: Rohde & Schwarz вновь задает новые стандарты, на этот раз с помощью векторного анализатора цепей R&S®ZNB. Новое семейство анализаторов цепей отличается высокой скоростью измерений, выдающейся точностью и исключительной простотой работы с прибором.

Технические характеристики

• Диапазон частот - верхний предел: до 20 ГГц
• Тип: Стационарный
• Диапазон частот - нижний предел: от 100 КГц

Дополнительные опции

Применение

Измерение параметров  усилителей

Системная концепция анализатора  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 третьего порядка и высокая  чувствительность приемников позволяют обойтись без внешних фильтров в  многочастотных измерениях и измерениях параметров устройств, работающих с  преобразованием частоты.

Измерение характеристик  больших и малых сигналов за одну развертку
Высокая выходная мощность  анализатора R&S®ZVA и широкий диапазон развертки по мощности,  превышающий 50 дБ (типичное значение 60 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 мощности.  Весь диапазон развертки по мощности перекрывается без разрывов и не вызывает  износа компонентов, поскольку не требует переключения механических  аттенюаторов. Это позволяет оценивать характеристики больших и малых сигналов  за одну развертку.

Второй внутренний источник сигнала для быстрых и простых измерений  интермодуляционных искажений
Четырехпортовая модель анализатора  R&S®ZVA оборудована вторым независимым источником сигнала;  следовательно, измерения интермодуляционных искажений и потерь на преобразование  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 встроенных приемников, R&S®ZVA выполняет эти  измерения в широком динамическом диапазоне.

Измерение параметров  смесителей

Второй внутренний источник сигнала для быстрых и простых измерений  интермодуляционных искажений
Четырехпортовая модель анализатора  R&S®ZVA оборудована вторым независимым источником сигнала;  следовательно, измерения интермодуляционных искажений и потерь на преобразование  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.

Одновременная индикация  потерь на преобразование, а также согласования по входам RF, IFи LO 
Четырехпортовая модель анализатора  R&S®ZVA способна измерять все параметры передачи и отражения  смесителей без переподключения испытуемого устройства. Согласование по входам RF и  IF может  быть измерено при включенном гетеродине (вход LO).

Быстрое измерение коэффициентов преобразования и  интермодуляционных искажений смесителей в широком динамическом диапазоне
Четырехпортовой модели анализатора  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. Дополнение  для преобразования частоты (R&S®ZVA-K4) позволяет отображать  зависимость согласования смесителя, коэффициента преобразования, развязки,  групповой задержки и интермодуляционных составляющих от частоты и мощности.
Скалярный анализ цепей (например, смесителей со встроенным  гетеродином с неизвестными параметрами)
К анализатору R&S®ZVA можно подключать один или  несколько измерителей мощности серии R&S®NRP. Измерители подключаются  через интерфейс USB  и рассматриваются анализатором как дополнительные измерительные 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 встроенному гетеродину испытуемого  устройства так же, как это делается с помощью скалярных анализаторов  электрических цепей.

Измерение параметров многопортовых и симметричных устройств

Стандартный режим  измерения: виртуальный симметричный режим
Анализатор R&S®ZVA  позволяет быстро и точно снимать характеристики устройств с одним или двумя  симметричными портами. Симметричное устройство подключается непосредственно к измерительным  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  полное представление о характеристиках исследуемого устройства и четкое  отображение всех его параметров. 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.

Реальный дифференциальный  режим измерений: анализ дифференциальных усилителей в реальных условиях работы 
Активные компоненты могут  совершенно по-разному реагировать на входной сигнал в зависимости от того, в  каком режиме выполняются измерения – в реальном или виртуальном (стандартном) дифференциальном  режиме.
Для получения достоверных  результатов даже для активных симметричных устройств, опция R&S®ZVA-K6  обеспечивает реальный дифференциальный режим подачи задающих сигналов и  измерений. Испытательные сигналы, создаваемые двумя встроенными генераторами,  могут использоваться в качестве эталонных со сдвигом фаз на 180° или 0°.  Измерения на выбранных измерительных портах выполняются одновременно.
Также опция R&S®ZVA-K6  поддерживает развертку в режиме реального дисбаланса фаз и реального дисбаланса  амплитуд для двух задающих сигналов. 

Импульсные измерения для  усилителей и смесителей

Анализатор R&S®ZVA обеспечивает различные возможности для  тестирования усилителей и смесителей в условиях работы с импульсными сигналами.

Измерение средних  параметров импульса 
Без установки дополнительных  опций анализатор R&S®ZVA с  помощью метода измерения средних параметров импульса способен измерять зависимости  от частоты и мощности значений мощности, S-параметров, а также потерь на  преобразование усилителей и смесителей. Данный метод действует при использовании  периодических сигналов и при условии, что измеряемые параметры не изменяются за  время действия импульса.
Измерения средних параметров  импульса не ограничен минимальной длительностью импульса, для него требуется лишь  опция R&S®ZVAB16, с помощью которой будет  генерироваться импульсный радиосигнал (за счет импульсного генератора или  внешнего импульсного модулятора).
Векторные анализаторы цепей, использующие метод измерения средних параметров  импульса, способны измерять только основную несущую в спектре сигнала. Таким образом,  спектральные линии импульсного сигнала, расположенные в непосредственной близости  от основной несущей и полностью неподавленные (из-за боковых лепестков АЧХ цифрового  ПЧ-фильтра), приведут к интерференции с полезным измерительным сигналом.
В анализаторе R&S®ZVA эта  проблема решается путем использования ПЧ-фильтров с высокой избирательностью, до  сих пор использовавшихся только в анализаторах спектра. Таким образом, сложные и  затратные по времени способы типа "спектрального обнуления" остались  в прошлом.

Измерение параметров  импульса в точке 
Измерение средних параметров импульса обладает некоторыми недостатками,  например, низким отношением сигнал/шум для малых коэффициентов заполнения (высоких  скважностей) или зависимостью от скважности результатов измерения абсолютных значений  мощности.
Кроме того, метод измерения средних параметров импульса также приводит  к получению неудовлетворительных результатов, если возникает необходимость анализа  характеристики испытуемого устройства после завершения переходных процессов,  выбросов или пульсаций в импульсном сигнале.
Метод измерения параметров импульса в точке решает эти проблемы, так  как измеряемое значение наблюдается только в фазе действия (наличия) пакетного  радиоимпульса. Метод обеспечивает получение точных результатов измерения мощности  независимо от скважности импульсов, а также сдвиг измерения в нужную часть импульса  путем выбора подходящей задержки запуска.
Для метода измерения точечных  параметров импульса требуется, чтобы время сбора данных на приемниках (т.е. интервал  дискретизации) было меньше длительности импульса ton.

С помощью установленной опции  R&S®ZVA-K17 анализатор R&S®ZVA выполняет  измерение точечных параметров импульсов для импульсов длительностью от 430 нс (от  230 нс с некоторым ухудшением рабочих характеристик) с использованием полосы  измерения 5 МГц (10 МГц для 230 нс).

Измерение формы импульса 
Для анализа зависящих от времени  S-параметров и волновых величин  испытуемого устройства за время действия импульса, анализатор R&S®ZVA обеспечивает  измерение формы импульса с помощью опции R&S®ZVA-K7 или R&S®ZVA-B7. Данные во времени записываются  с частотой дискретизации 80 МГц.  Время записи одной развертки может варьироваться от 25 нс до 3 мс (опция R&S®ZVA-K7) или 25 мс (опция R&S®ZVA-B7). Разрешение по времени всегда составляет  12,5 нс, в соответствии со  скоростью преобразования АЦП. Благодаря квазинепрерывному обновлению информации  на экране (в миллисекундном диапазоне), можно легко регулировать параметры  испытуемого устройства. При этом доступны полосы ПЧ в диапазоне от 100 кГц до 10 МГц (30 МГц с ограничениями). Минимально  возможная длительность измеряемого импульса, включающая в себя время нарастания  и набор точек данных, достаточный для отображения формы плоской вершины импульса,  составляет от 50 до 100 нс.
В отличие от существующих методов,  данный метод очень легко конфигурируется (в режиме диалогового окна достаточно установить  всего несколько параметров), требует минимального использования измерительных  приборов, характеризуется отсутствием потерь динамического диапазона из-за  падения чувствительности, а также обеспечивает очень высокую скорость измерения,  поскольку могут использоваться широкие полосы ПЧ, и отсутствует необходимость  усреднения. 
Более того, с помощью данного метода возможно измерение двойных импульсов и  произвольных импульсных последовательностей.
Ниже показана схема импульсных измерений, в которой используется  модулятор (коммутатор). Вместо него может использоваться импульсный  генератор.
Для испытуемых устройств с большой групповой задержкой, т.е. с задержкой,  превышающей длительность импульса, измерение параметра S21 затруднено из-за того, что опорный  задающий сигнал a1  может прекратиться к тому моменту, когда переданный импульс b2 достигнет приемника.

В анализаторе R&S®ZVA эта  проблема решается путем математического сдвига волновых величин на значение  групповой задержки испытуемого устройства перед вычислением S-параметров. Таким образом,  используя даже очень короткие импульсы, можно выполнять анализ испытуемых  устройств с большой групповой задержкой.

Векторная калибровка смесителей ZVA-K5

• Опция ZVA-K5* осуществляет векторные измерения смесителей для определения фазовой информации без учета фазы гетеродина с использованием опорных смесителей.
• Простая процедура калибровки, сравнимая с TOSM
• ХХ/КЗ/50 Ом для двух портов
• Взаимообратный калибровочный смеситель (неизвестная перемычка)
• Нет необходимости использовать смеситель с известными параметрами (ниже погрешность)
• S11 и S21 могут быть измерены одновременно
• Использование второго генератора ZVA в качестве гетеродина для ускорения измерений
• Возможно измерение I + Q смесителей
• Поддержка автоматических модулей калибровки при векторных измерениях смесителей

Измерение параметров преобразователей частоты со встроенным гетеродином ZVA-K9

• Опция ZVA-K9* (запатентованный метод) позволяет измерять абсолютное значение ГВЗ смесителей со встроенным гетеродином
• Не чувствительна к дрейфу частоты гетеродина
• Дрейф гетеродина должен быть меньше фильтра ПЧ ZVA
• Не зависит от фазовых шумов гетеродина
• Исключается, т.к действует на обе несущие одинаково
• Идеально для конверторов с несколькими преобразования- ми частоты
• Не требует внешних дополнительных компонентов
• Не нужен внешний известный опорный смеситель

Не зависит от температурного дрейфа аппаратуры 

• Только относительные измерения

Измерения коэффициента шума
Опция ZVAB-K30 предназначена для измерения коэффициента шума линейных двухпортовых устройств для векторных анализаторов цепей высшего класса ZVA, ZVT. В данной опции компания Rohde & Schwarz применила принципиально новый подход, который в отличие от таких же решений от других производителей не требует применения генераторов шума и трансформаторов сопротивления. При этом новая опция обеспечивает высокую скорость и точность измерений, одновременное измерение коэффициента шума и S-параметров, рабочий диапазон частот до 67 ГГц, в тоже время являясь очень экономичным решением. Погрешность измерения коэффициента шума с помощью ZVAB-K30 зависит от коэффициента шума анализатора цепей и коэффициента усиления измеряемого устройства. Опция перекрывает до 80% типовых измерительных задач, требующих погрешности измерения коэффициента шума не более 0,2 дБ. Новый мастер измерений, реализуемый в приборах с версией прошивки 2.80 и старше, в том числе поддерживает измерения коэффициента шума с векторной коррекцией определения коэффициента усиления. Для обеспечения автоматических измерений малых значений Кш с улучшенной точностью без использования внешних дополнительных усилителей предлагается новая аппаратная опция ZVAX-B203 для модуля расширения ZVAX24, представляющая собой отключаемый малошумящий пред усилитель для порта 2. Опция ZVA-K31, дает возможность измерения КШ устройств с переносом частоты. Алгоритм аналогичен алгоритму опции ZVAB-K30, но учитывает влияние просачивания зеркального канала и другие особенности смесителей. Опция ZVA-K31 реализуема в приборах с версией прошивки 3.0 и старше. В прошивке 3.0 приборов также добавлена возможность измерения просачивания зеркального канала в режиме скалярного измерения смесителей. Также усовершенствован алгоритм калибровки систематической погрешности в многопортовом режиме - количество подключений проходных мер уменьшено, что упрощает калибровку в ручном режиме.

• r_s_znb3.pdf