Компактный анализатор спектра до 31,8 ГГц

Advantest U3771 — переносной анализатор спектра для работы с радиочастотными и СВЧ-сигналами. Он предназначен для исследования спектра, настройки передатчиков и генераторов, поиска помех и диагностики микроволновых трактов. Модель сочетает широкое частотное покрытие с корпусом, удобным для лабораторных и выездных измерений. [3]

Рис. 1. Реальная фотография Advantest U3771: передняя панель, экран и измерительные разъёмы. Источник: Hitech & Facility. [5]

Частотное покрытие	Работа с сигналами	Автоматизация
До 31,8 ГГц	Спектр, мощность, гармоники	LAN и GPIB

 

Для каких задач он полезен

При разработке радиотехники одной проверки частоты и мощности обычно недостаточно. Нужно увидеть гармоники, побочные составляющие и изменение спектра при включении модуляции. Анализатор помогает связать эти признаки с работой отдельных узлов: синтезатора, усилителя, смесителя или выходного фильтра.

Например, третья гармоника генератора на 6 ГГц находится на 18 ГГц. Такой сигнал выходит за пределы обычного анализатора до 8 ГГц, поэтому широкий СВЧ-диапазон полезен даже при исследовании устройств с существенно более низкой рабочей частотой.

Основные технические характеристики

Данные для стандартной конфигурации U3771; установка OPT.10 меняет назначение входов. [1, 3]

Параметр	Значение
RF INPUT 1	9 кГц–8 ГГц; N, 50 Ом
RF INPUT 2	10 МГц–31,8 ГГц; K, 50 Ом
RBW / VBW	100 Гц–3 МГц / 10 Гц–3 МГц
Предусилитель	10 МГц–8 ГГц, RF INPUT 1
Входные аттенюаторы	RF1: 0–50 дБ; RF2: 0–30 дБ; шаг 10 дБ
Предельный RF-уровень	RF1: +30 дБм; RF2: +10 дБм — с условиями ниже
Спектральная развёртка	20 мс–1000 с
Zero Span	50 мкс–1000 с
Интерфейсы	GPIB, LAN 10/100BASE-T, USB 1.1
Питание	Сеть, внешний DC 11–17 В, опциональная батарея
Масса / корпус	≤6 кг без опций / около 308 × 175 × 209 мм без выступов

 

Для +30 дБм на RF1 предусилитель выключен, аттенюатор ≥10 дБ. При включённом предусилителе указан предел +13 дБм с аттенюатором 0 дБ; для RF2 — +10 дБм с аттенюатором 0 дБ. [1]

Точность измерения уровня

Вход / полоса	Погрешность
RF1, 10 МГц–3,1 ГГц	±0,8 дБ
RF1, 3,1–8 ГГц	±1,0 дБ
RF2, Band 2: 7,8–14,573 ГГц	±3,0 дБ
RF2, Band 3: 14,4288–28 ГГц	±3,5 дБ
RF2, Band 4: 27,8–31,8 ГГц	±4,5 дБ

 

Условия: после автокалибровки; Image Suppression OFF; Preamp OFF; 20–30 °C; ATT 10 дБ; REF 0 дБм; сигнал −10…−50 дБм. Полосы перекрываются. [1]

Из этой таблицы следует практический вывод: одинаковая высота пика на экране не означает одинаковую точность на любой частоте. Для точных измерений мощности на СВЧ стоит учитывать весь измерительный тракт — анализатор, кабель, переходники и рассогласование.

Что можно измерять

Функция	Практическая задача
Маркеры и поиск пиков	Определение частоты и уровня составляющих
Channel Power / Total Power	Оценка мощности в заданной полосе
OBW	Измерение занимаемой полосы сигнала
ACP и спектральная маска	Проверка внеполосных излучений
Гармоники / интермодуляция	Исследование нелинейных искажений
RMS-детектор	Измерение мощности модулированных сигналов
Zero Span	Наблюдение изменения уровня во времени

 

Штатные измерительные функции описаны в руководстве серии U3700. [2]

Выбор режима зависит от сигнала. Узкий непрерывный тон удобно оценивать маркером. Для широкополосной модуляции важна суммарная мощность в полосе: уровень одного спектрального отсчёта её не заменяет. При сравнении двух устройств желательно сохранять одинаковые RBW, детектор и параметры усреднения.

Рис. 2. Реальный U3771 при измерении сигнала около 31 ГГц от генератора Agilent 83650B. Фотография иллюстрирует работу прибора и не является протоколом поверки. Источник: Hitech & Facility. [5]

Как учитывать зеркальные отклики

В U3771 предусмотрены Image Suppression и Signal Identification. Первая функция выявляет зеркальные отклики и удаляет их с экрана; вторая помогает отличить их от реальных сигналов по смещению при развёртках. [2] Для подробного исследования модулированного сигнала или быстрой развёртки производитель рекомендует отключать Image Suppression. [3]

Поэтому при обнаружении неожиданного пика полезно проверить его несколькими настройками. Это особенно существенно, когда результат должен подтвердить слабое побочное излучение рядом с сильным сигналом.

Опции и расширение возможностей

Обозначение U3771 само по себе не определяет установленный набор функций. При выборе экземпляра следует проверить опции в системном меню и документации. [2]

Опция	Назначение
OPT.20	Опорный источник повышенной стабильности
OPT.28	EMC-фильтры: 200 Гц, 9 кГц, 120 кГц, 1 МГц; QP-детектор
OPT.53 / 54	Анализ во времени, I/Q; полоса до 3 МГц
OPT.55 / 56	Широкополосный анализ во времени; до 40 МГц
OPT.76	Следящий генератор 100 кГц–3 ГГц
OPT.77	Следящий генератор 100 кГц–6 ГГц
OPT.10	Два независимых канала: СВЧ 10 МГц–31,8 ГГц и 9 кГц–3 ГГц
OPT.70 / 71	Улучшенный спектральный анализ; RBW от 30 Гц

 

OPT.20/28/53/54/55/56/76/77/10 — каталог 2015 года [3]; OPT.70/71 — спецификация 2012 года [1]. Применимость проверяют для конкретного прибора.

OPT.76 и OPT.77 — альтернативные исполнения следящего генератора. Его верхняя частота существенно ниже верхней частоты анализатора. При установленной OPT.10 штатный вход 9 кГц–8 ГГц заменяется другой конфигурацией: RF1 становится СВЧ-входом, RF2 — каналом до 3 ГГц. [3]

Для измерения АЧХ фильтра или потерь кабеля следящий генератор удобен тем, что его частота согласована с настройкой анализатора. Для комплексных S-параметров, включая фазу и согласование портов, применяют векторный анализатор цепей. Выбор определяется тем, какое свойство устройства нужно измерить.

Подключение к компьютеру

На официальной странице Advantest представлены примеры программ для удалённого управления, выгрузки трасс, сохранения снимков экрана, измерения мощности и наблюдения её изменения во времени. Есть также примеры для проверки фильтров со следящим генератором и оценки фазового шума. Некоторые пакеты содержат исходный код. [4]

Это полезная основа для измерительного стенда: компьютер задаёт условия, получает результаты и формирует отчёт. В собственной программе стоит сохранять вместе с трассой настройки измерения. Тогда последующее сравнение результатов не будет зависеть от забытых значений полосы, ослабления или детектора.

Что важно учитывать в работе

Чувствительность зависит от условий

Шумовой фон анализатора нельзя корректно описать одной цифрой для всего диапазона. В спецификации он задан по частотным полосам при RBW 100 Гц и REF ниже −45 дБм; отдельно указаны типовые значения. [1] На практике узкая RBW облегчает обнаружение слабого сигнала, но увеличивает время измерения. Входное ослабление и предусиление выбирают с учётом сильных составляющих в исследуемом спектре.

Спектр и анализ модуляции решают разные задачи

По форме спектра можно увидеть расширение полосы, боковые составляющие и утечки. Однако для оценки качества цифровой модуляции часто нужны демодуляция, EVM и специальные измерительные приложения. Наличие I/Q-записи или широкой полосы анализа само по себе не подтверждает поддержку требуемого стандарта связи: перед покупкой нужно проверить конкретную измерительную функцию.

Оценка фазового шума требует запаса

Пример программы для фазового шума позволяет автоматизировать сбор результатов, но измерительный предел определяется аппаратной частью. Если собственный шум анализатора сопоставим с шумом исследуемого генератора, разделить их по одной трассе затруднительно. Для такой задачи сначала сравнивают требуемый уровень и отстройку с характеристиками конкретной конфигурации прибора.

Как проверить подержанный U3771

• Проверить запуск, экран, клавиши и успешное выполнение штатной автокалибровки. Она не заменяет проверку параметров внешними эталонами.
• Подать известные сигналы на оба штатных входа, включая верхнюю часть СВЧ-диапазона, и оценить частоту, уровень и повторяемость.
• Осмотреть разъём K: состояние центрального контакта, резьбы и переходников существенно для работы на высоких частотах.
• Проверить установленные опции, удалённое управление и сохранение результатов; при необходимости отдельно испытать батарею.
• Запросить результаты калибровки с перечнем проверенных параметров, особенно если важна точность уровня выше 8 ГГц.

Кому подойдёт Advantest U3771

U3771 представляет интерес для лабораторий разработки, ремонта радиотехники и выездной диагностики, где требуется исследовать спектр в широком СВЧ-диапазоне. Его практическая ценность зависит от задачи и комплектации: для поиска сигналов, проверки гармоник и настройки трактов важны частотное покрытие и удобство работы, а для прецизионных измерений — подтверждённые характеристики конкретного экземпляра и всего измерительного тракта.