HF-Signalanalysator für besondere Messaufgaben in der Halbleiter-, Mobilfunk- und Funkkommunikationsentwicklung

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Momentanwert-Bandbreite zur Auswahl des ZF-Pfads

Das Bild 5 zeigt dieselben Töne, allerdings bei Verwendung einer Zwischenfrequenzbandbreite von 300 kHz. Der ZF-Pfad wird jeweils nur von einem Ton passiert, so dass die Folgen der Intermodulation wegfallen und ein nutzbarer Dynamikbereich von -90 dBc verfügbar ist.

Der Treiber NI-RFSA verfügt über die Momentanwert-Bandbreite, die zur Auswahl eines ZF-Pfads genutzt werden kann. Falls diese Bandbreite <300 kHz eingestellt ist, wird der schmale Pfad gewählt und alle Signale >300 kHz kehren zum Pfad von 50 MHz zurück.

Wie sich die ZF-Filter auf ein Mehrtonsignal auswirken

Die Zeit für die Erfassung des Spektrums in Bild 6 ist länger als die Zeit, die für die Erfassung auf der linken Seite benötigt wird. Das liegt am schmalen Filter bei 300 kHz. Eine schmalere Bandbreite über denselben Darstellungsbereich weist auf eine größere Anzahl von Intervallen hin, in die der Darstellungsbereich unterteilt werden muss.

Das bedeutet auch, dass die Mittenfrequenz bei jedem 300-kHz-Block wiedergegeben werden muss. Die Hauptursache für die Differenz beim Zeit-Sweep über denselben Pfad ist die Anforderung, eine größere Anzahl an Zeiten abzustimmen, wenn ein schmalerer ZF-Pfad genutzt wird.

Optionaler Rauschverstärker verbessert das Eingangssignal

Eine gängige Lösung bestand darin, ein sperriges, teures Stand-alone-Messgerät zu kaufen oder einen externen Vorverstärker einzusetzen, um die Rauschzahl des Messgeräts zu verbessern.

Der Abwärtswandler verfügt über einen optionalen integrierten, schaltbaren Vorverstärker, der die Rauschzahl des Eingangssignals verbessert.

Das Bild 9 stellt den Unterschied zwischen eingeschaltetem und ausgeschaltetem Vorverstärker dar. Bei 1 GHz beträgt das Grundrauschen etwa -156 dBm bei ausgeschaltetem und -165 dBm bei eingeschaltetem Vorverstärker. Der Vorverstärker kann schmale Spuren und Signale effektiv messen. Jedes Modul des Vektorsignalanalysators ist versiegelt und abgeschirmt. Das verhindert, dass Rauschen von außen die Genauigkeit des Messgeräts beeinflusst. Außerdem wird jedes Modul strengen Emissionsprüfungen unterzogen. Somit können interne Komponenten benachbarte Module nicht beeinflussen.

Selbst wenn ein komplettes Chassis mit 18 Steckplätzen mit NI-RF-Messgeräten bestückt wird, können diese Spezifikationen weiterhin garantiert werden. Der Vektorsignalanalysator wurde für einen Betriebstemperaturbereich von 0 bis 55 °C getestet. Eine Selbstkalibrierung wird empfohlen, wenn die Temperatur in der Testumgebung sich um mehr als 5 °C verändert.

Echtzeit-Verarbeitung von Messdaten

Der Vektorsignalanalysator arbeitet mit NI-FlexRIO-Karten, mit denen ein PXI-Chassis bestückt werden kann. Zusammen mit Peer-to-Peer-Streaming lassen sich Daten in Echtzeit über die PXI-Backplane zum programmierbaren FPGA der NI-FlexRIO-Module übertragen.

Im Bild 10 ist ein Echtzeit-Spektrumanalysator zusammen mit NI 5665 und NI FlexRIO implementiert. Die vom Vektorsignalanalysator erfassten Daten werden mit Peer-to-Peer-Streaming an den FPGA des NI-FlexRIO-Moduls übertragen.

Daten werden über gesamte Bandbreite verarbeitet

Mit den FPGA-Modulen in LabVIEW lassen sich die FPGAs der NI-FlexRIO-Module programmieren. Damit lassen sich Daten im Nanosekundenbereich verarbeiten. Dank dieser Echtzeit-Verarbeitungsfähigkeit lässt sich der Analysator als Echtzeit-Spektrumanalysator verwenden, indem alle von ihm erfassten Daten über die gesamte Bandbreite an das NI-FlexRIO-Modul zur Echtzeitverarbeitung übertragen werden.

Außerdem können Trigger vom NI-FlexRIO-Modul basierend auf der Echtzeitverarbeitung an andere Messgeräte im PXI-Chassis geschickt werden. Mit dieser Zusammenstellung an Messgeräten und NI FlexRIO kann der Anwender ein System erstellen, das hochkomplexe Testprobleme lösen kann, die für Stand-alone-Geräte so nicht möglich sind.

* * Raajit Lall arbeitet seit 2006 bei National Instruments und ist Product Marketing Manager für HF- und Wireless-Testgeräte.

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