FocusonPCB - Vicenza, 15-16 maggio 2024
Torna a Vicenza il 15 e 16 maggio 2024 Focus on PCB, la terza edizione della fiera dedicata all'intera filiera dei circuiti stampati. Nata dalla volontà del Gruppo PCB Assodel…
L'analizzatore di spettro analogico FSU della Rohde & Schwarz e l'analizzatore di segnali a larga banda FSW utilizzati in questo confronto raggiungono un fondo di rumore simile fino a 26,5 GHz. Conseguentemente, la medesima risoluzione di 1 kHz è stata scelta per un confronto diretto della velocità di misura.
Per l'analizzatore analogico R&S FSU, la risoluzione in frequenza è stata impostata a 1 kHz ottenendo un fondo di rumore di circa -100 dBm. La misura è stata eseguita da 10 MHz a 26 GHz con uno span di 1 GHz per ogni segmento. Un controllore remoto è stato impiegato per registrare il tempo di misura effettivo, comprendendo anche i tempi ausiliari di elaborazione, trasferimento dei dati, ecc...
Come calcolato con la formula 2a, il tempo totale di misura atteso per un segmento di 1 GHz è di circa 1000 secondi. Una misura di spurie richiederà un tempo molto lungo, in particolare quando devono essere raggiunti bassi livelli di rumore.
I tempi medi di scansione per le risoluzioni di 1 kHz e 10 kHz sono riportati sotto:
| • | RBW 1 kHz: | 1000 s / GHz | Picco di rumore a 10 GHz: | - 100 dBm |
| • | RBW 10 kHz | 10 s / GHz | Picco di rumore a 10 GHz: | - 90 dBm |
Il calcolo del tempo di misura con la formula 2 mostra che le misure delle emissioni di deboli spurie richiedono molto tempo con i tradizionali analizzatori di spettro analogici.
Comunque, dato che l'analizzatore R&S FSU può eseguire le stesse misure utilizzando dei filtri basati su FFT, il processo di acquisizione del segnale per bande inferiori a 10 kHz può essere considerevolmente velocizzato.
Quando gli stessi parametri sono utilizzati per l'analizzatore di spettro R&S FSU operante in modalità FFT, la misura è gestita da un controllore remoto che registra il tempo totale di misura, in quanto il tempo aggiuntivo di elaborazione costituisce una parte rilevante del tempo totale. Molti analizzatori di spettro forniscono delle stime di questo tempo di elaborazione, ma non offrono informazioni sufficientemente accurate per questo confronto.
La figura 3 mostra il risultato di una misura di spurie eseguita con un analizzatore di spettro R&S FSU in modalità FFT con le stesse impostazioni del test precedente in modalità supereterodina.
Fig. 3 - Tempo di misura con analizzatore FSU in modalità FFT per segmenti di 1 GHz (RBW = 1 kHz)
A causa della limitata capacità di banda di cattura dello strumento FSU, è necessario eseguire un gran numero di FFT e ciò naturalmente allunga il tempo totale di elaborazione.
Sebbene il tempo di acquisizione dei dati per questa misura sia di 20 secondi, il tempo totale per una scansione FFT da 10 MHz a 26 GHz è di circa 27 minuti. Naturalmente questo rappresenta un enorme miglioramento rispetto ad una misura eseguita in modalità analogica che avrebbe richiesto oltre 7 ore a pari impostazioni.
Questi risultati appaiono tuttavia modesti se confrontati con quelli offerti dai moderni analizzatori di segnali e di spettro come il R&S FSW che esegue le FFT con un'ampia banda di cattura. Mentre la banda di cattura per il modello R&S FSU è di circa 2 MHz, il modello FSW può campionare fino a 80 MHz in una singola acquisizione FFT.
Eseguendo la stessa misura sull'analizzatore di spettro R&S FSW, per ciascuno dei segmenti da 1 GHz il tempo totale di acquisizione per tutte le FFT in tale intervallo di frequenze è di circa 300 ms, da confrontarsi con i 20 s del modello R&S FSU.
La figura 4 mostra i risultati della velocità di misura ottenuti con l'analizzatore R&S FSW in modalità FFT.
Fig. 4 - Tempo di misura con analizzatore FSW in modalità FFT per segmenti di 1 GHz (RBW = 1 kHz)
Il tempo totale per ogni acquisizione FFT oltre 1 GHz è di circa 8 secondi.
Il leggero aumento del tempo di misura totale sopra i 18 GHz è dovuto al mixer del R&S FSW. Il primo oscillatore locale viene raddoppiato per frequenze sopra i 18 GHz. A causa della scansione per passi e del processo di raddoppio, una FFT aggiuntiva è necessaria per coprire lo span di 1 GHz utilizzato in questa configurazione di misura.
Ogni FFT richiede circa 300 ms di tempo di acquisizione oltre al tempo di elaborazione. Il tempo totale per coprire l'intervallo di frequenze fino a 26 GHz è pari a solo 3,5 minuti.
Riassunto dei risultati:
| • | R&S FSU | Span 26 GHz, RBW 1 kHz | Filtro analogico: | 433 min (~ 17 minuti / GHz) |
| • | R&S FSU | Span 26 GHz, RBW 1 kHz | Filtro FFT: | 27 min (60 s / GHz) |
| • | R&S FSW | Span 26 GHz, RBW 1 kHz | Filtro FFT: | 3,5 min (8 s / GHz) |
Gli analizzatori di segnali e di spettro a larga banda offrono un enorme miglioramento in termini di velocità di misura per le deboli emissioni spurie rispetto agli strumenti basasti sulla realizzazione digitale del filtro a media frequenza di una classica architettura supereterodina.
L'elaborazione completamente digitale a media frequenza unità all'analisi FFT sono particolarmente vantaggiose quando una banda di cattura estesa viene combinta con una potente elaborazione numerica del segnale, come avviene nell'analizzatore R&S FSW.
