Utilizarea codurilor SCPI pentru comandarea analizorului spectral R&S FSVR

1. CARACTERISTICILE UNUI ANALIZOR SPECTRAL ÎN TIMP REAL

Viteza de măsurare disponibilă la analizoarele spectrale de azi este rezultatul unei îndelungate evoluții. Analizoarele spectrale tradiționale, măsurau spectrul de frecvență prin mixarea semnalului de intrare la o frecvență intermediară folosind un oscilator local de baleiere. Semnalul este convertit prin mai multe stagii, și în final trece printr-un filtru de rezoluție analog, ce determină și rezoluția de frecvență disponibiă. Timpul de măsurare depinde de perioada de staționare a filtrului de rezoluție pe o anumită frecvență, precum și de timpul necesar primului oscilator local să se întoarcă de la frecvența de oprire la cea de pornire.

Odată cu creșterea puterii de calcul, noile generații de analizoare spectrale, au fost echipate cu filtre FFT de lărgimi de benzi înguste. Mai multe astfel de filtre sunt concatenate pentru banda de frecvență măsurată (SPAN). Deoarece timpul de calcul pentru FFT este mult mai mic, comparat cu timpul de staționare a filtrului RBW, metoda FFT a constituit un mare avantaj în ceea ce privește viteza de măsurare față de tradiționalele analizoare cu baleiere.

De exemplu, viteza de măsurare a crescut brusc de la 20 sweep-uri pe secundă, la aproximativ 1000 sweep-uri pe secundă. Dar o problemă încă persistă în ciuda acestei viteze de măsurare, și anume așa numitul “blind time”, momentul între un sweep și începutul unui nou sweep. Chiar dacă acesta a scăzut mult, el a continuat să fie prezent.

Fig. 1. Captura și analiza secvențială

Un principiu fundamental în definirea măsurării în timp real, constituie faptul că nu pierde niciun semnal, iar un răspuns pentru această problemă l-a constituit folosirea convertoarelor analog-digital (ADC) de înaltă rezoluție. ADC-urile de 16 biți, prezente în echipamentele actuale permit captarea instant a unei benzi de frecvență largi (aprox. 40 MHz), fără a fi necesară comutarea oscilatorului local. Combinarea acestor ADC-uri de bandă largă și a algoritmilor FFT implementați prin hardware specializat (ex. FPGA) reprezintă baza de funcționare a analizoarelor spectrale în timp real, cum este și FSVR de la Rohde&Schwarz.

Aspectele principale ce definesc un analizor spectral în timp real sunt:

• Eșantionare paralelă și procesare FFT.

Achiziția datelor este continuă cât timp este procesata FFT.

• Calculul rapid al algoritmilor FFT.

Viteza de procesare trebuie să fie îndeajuns de rapidă pentru a evita “blocurile”de informație neprocesată. Un calcul încet a FFT va rezulta într-o încărcare a buffer-ului cu informație achiziționată, ducând în cele din urmă la generarea de “blind times”.

Figura 2 arată procesul de achiziție și analiză paralelă, ce duce la evitarea momentelor oarbe. Evident, nimic nu rămâne nedetectat cu un analizor spectral în timp real.

Fig.2. Achiziția și analiza în paralel

2. IMPLEMENTAREA ANALIZEI TIMP REAL ÎN FSVR

Analizorul spectral FSVR de la Rohde&Schwarz are la bază versiunea anterioara FSV, ceea ce înseamnă că performanțele de radiofrecvență a celor două analizoare sunt aproape identice. Esența analizei în timp real constă în analiza digitală, precum și achiziția și analiza informației în paralel. Pentru a realiza acest lucru, analizorul FSVR este echipat cu un lanț de plăci puternice ASIC (application-specific integrated circuit) și FPGA (Field-programmable Gate Array), în combinație cu un buffer mare pentru informația achiziționată. Această configurare permite instrumentului să proceseze informația în diferite etape. Ultima etapă este reprezentată de CPU, ce citește informația procesată, aplică diferite scalări și afișează graficul necesar pe unitatea de display.

Diferite moduri de afișare în timp real pot rula în paralel pe echipament. Aceasta înseamnă că toate rezultatele pot fi afișate pe mai multe diagrame în același timp.