Analoger Signalgenerator, der kaum Wünsche offen lässt

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1 ALLGEMEINE MESSTECHNIK 44434/5 BILD 1 Der R&S SMA1A besticht durch seine exzellente Performance trotz kompakter Bauweise und einen günstigen Preis. Signalgenerator R&S SMA1A Analoger Signalgenerator, der kaum Wünsche offen lässt Signalqualität, Geschwindigkeit und Flexibilität das sind die Größen, an denen sich ein moderner Signalgenerator messen lassen muss. Von daher ist der R&S SMA1A ein analoger Generator der Spitzenklasse, der mit bestechenden Eigenschaften überzeugt. Spitzen-Signalqualität Der Signalgenerator R&S SMA1A (BILD 1) bietet hervorragende Signalqualität gepaart mit sehr hoher Einstellgeschwindigkeit, was seinen Einsatz in allen Bereichen ermöglicht. Sei es in der Entwicklung, in der Produktion, im Service oder der Instandhaltung, er wird allen Anforderungen gerecht. Mit seinem weiten Frequenzbereich von 9 khz bis 3 GHz ist er selbst für EMV-Anwendungen einsetzbar. Der R&S SMA1A ist die ideale Lösung für Messapplikationen, bei denen hohe spektrale Reinheit benötigt wird, zum Beispiel für Nachbarkanaloder Phasenrausch-Messungen sowie beim Einsatz als Lokaloszillator oder VCO. Das innovative Synthesekonzept sorgt bereits in der Standardausführung für exzellente Werte beim Einseitenband- Phasenrauschen (typ. 135 dbc bei Trägerfrequenz 1 GHz und 2 khz Offset) sowie bei der Unterdrückung von nichtharmonischen Störsignalen (< 8 dbc für Frequenzen <1,5 GHz). Mit der Option Enhanced Phase Noise Performance and FM/ϕM (R&S SMA- B22) werden dem Synthesizer des Generators hochwertige Referenzoszillatoren zugeschaltet, die das Phasenrauschen für Frequenzoffsets bis ca. 1 khz nochmal deutlich verbessern (typ. 14 dbc bei Trägerfrequenz 1 GHz und 2 khz Offset) (BILD 2 und 3). Eine in dieser Option enthaltene nachgeschaltete Phasenregelschleife sorgt für eine bessere Unterdrückung der nichtharmonischen Nebenlinien auf typ. < 1 dbc (für Frequenzen <1,5 GHz). Im Unterschied zu herkömmlichen erzeugt der R&S SMA1A die Frequenzen bis hinunter zu 6,6 MHz durch Frequenzteilung der Grundoktave. Damit wird im unteren Frequenzbereich ab 6,6 MHz eine spektrale Reinheit erreicht, die der von hochwertigen Quarzoszillatoren in nichts nachsteht. Neues von Rohde&Schwarz Heft 189 (26/I)

2 Der standardmäßig eingebaute ofengesteuerte Referenzoszillator (OCXO) sorgt für sehr gute Frequenzgenauigkeit und -stabilität. Auch diese Parameter werden durch den Einsatz der Option R&S SMA- B22 weiter verbessert. Auch beim Breitbandrauschen erzielt der Generator dank seines exzellenten HF-Designs hervorragende Werte (typ. < 16 dbc bei 1 GHz Trägerfrequenz), die herkömmliche Generatoren oftmals nur mit nachgeschalteten steilflankigen Filtern erreichen. Hervorragend für die Produktion In Produktions- und ATE-Anwendungen sind kurze Einstellzeiten der Messgeräte Voraussetzung für einen hohen Durchsatz und somit niedrige Testkosten. Der R&S SMA1A setzt die Tradition sehr kurzer Pegel- und Frequenzeinstellzeiten der von Rohde&Schwarz fort und ist für zeitkritische Messsysteme hervorragend geeignet. Bereits im normalen Betrieb (Fernsteuerung über IEC-Bus, Trigger auf EOI) sind die Einstellzeiten für die Frequenz (auf Frequenzablage <1 1 7 von der eingestellten Frequenz) und den Pegel (auf Pegelfehler <,1 db vom eingestellten Wert) mit typ. 1,5 ms sehr kurz. Diese Zeiten lassen sich im List Mode, bei dem die Frequenz- und Pegeleinstellungen vorab in einer Liste abgelegt werden, noch einmal deutlich auf <45 µs reduzieren. Im Fast Hopping Mode erreicht der Generator genauso kurze Einstellzeiten wie im List Mode. Zusätzlich kann der Anwender dabei bis zu 1 Frequenz- /Pegelpaare frei über einen seriellen Bus adressieren. Dank seiner elektronischen Eichleitung lässt sich der Pegel des R&S SMA1A verschleißfrei und schnell einstellen. Der SSB-Phasenrauschen / dbc GHz 1 GHz 1 MHz 1 MHz Frequenzoffset / Hz BILD 2 Typisches SSB-Phasenrauschen mit der Option R&S SMA-B22 bei verschiedenen HF-Frequenzen (Messbandbreite 1 Hz). SSB-Phasenrauschen / dbc BILD 3 Standard-Phasenrauschen Phasenrauschen mit Option R&S SMA-B22 Frequenzoffset / Hz Typisches SSB-Phasenrauschen mit und ohne Option R&S SMA-B22 (f = 1 GHz, Messbandbreite 1 Hz). Kurzdaten R&S SMA1A Frequenz Frequenzbereich 9 khz bis 3 GHz Einstellzeit <3 ms Einstellzeit im List Mode <45 µs Pegelbereich 145 dbm bis +18 dbm (Overrange bis typ. +26 dbm) Spektrale Reinheit (f = 1 GHz) Nichtharmonische, Trägeroffset >1 khz < 8 dbc; typ. 9 dbc < 9 dbc; typ. 1 dbc mit Option R&S SMA-B22 SSB-Phasenrauschen (Trägeroffset 2 khz, 1 Hz Messbandbreite) < 131 dbc; typ. 135 dbc < 136 dbc; typ. 14 dbc mit Option R&S SMA-B22 Breitbandrauschen (Trägeroffset >1 MHz, 1 Hz Messbandbreite) < 153 dbc; typ. 16 dbc Modulationsarten AM, FM / ϕm, Puls Taktfrequenzbereich 1 khz bis 1,5 GHz Schnittstellen IEEE 488.2, LAN (1BaseT), 2 USB, 1 USB Slave 31

3 ALLGEMEINE MESSTECHNIK Pegel / dbm BILD 4 Maximale Ausgangsleistung über den gesamten Frequenzbereich bei verschiedenen Pegelmodi (grün: Normal Mode, blau: High Power Mode, orange: Option R&S SMA-B13L, ohne Eichleitung). Pegel / dbm BILD 5 1 AP View 3 AP CLRWR BILD 6,5 1, 1,5 2, 2,5 3, Frequenz / GHz,1,8,6,4,2 Umgebungstemperatur HF-Pegel,2 15,4,6,8,1 12: 18: : 6: 12: 18: : 6: 12: 18: : 1 5 6: Zeit Die hohe Pegelwiederholgenauigkeit sorgt für genaueste Ergebnisse bei Serienmessungen. Ref dbm Att 25 db * RBW 1 khz * VBW 2 khz SWT 1 ms -1 Center 1 GHz 1Hz/ Span 1 MHz Frequenzmodulation mit Rauschen (grün: mit FM-Rauschen, orange: CW). B Temperatur / C Bereich der rein elektronischen Pegeleinstellung reicht im Normal Mode von 145 dbm bis +13 dbm (typ. +21 dbm im Overrange; grün in BILD 4). Werden noch höhere Ausgangspegel benötigt, so kann der Generator im High Power Mode (bei überbrückter elektronischer Eichleitung) Pegel bis typ. +26 dbm liefern (blau in BILD 4). Die untere Grenze des elektronischen Stellbereichs liegt in diesem Modus bei 2 dbm. Für Anwendungen, bei denen ausschließlich hohe Ausgangspegel von > 2 dbm benötigt werden, steht eine kostengünstige Frequenzoption ohne Eichleitung zur Verfügung (R&S SMA- B13L). Selbstverständlich ist im R&S SMA1A standardmäßig ein Überspannungsschutz für den gesamten Frequenzbereich integriert, der ihn vor zu hoher zurückgespeister Leistung schützt. Die hohe Pegelgenauigkeit und -wiederholbarkeit des R&S SMA1A sorgen für genaueste Ergebnisse bei Serienmessungen (BILD 5). Aufwändige und zeitintensive Pegelkalibriervorgänge sind für den Anwender damit hinfällig. Trotz dieser vielen exzellenten Möglichkeiten die der Generator bietet, findet er in einem Gehäuse mit nur 2 HE Platz. Vielseitige analoge Modulationsmöglichkeiten Der R&S SMA1A beherrscht in seiner Grundausstattung Amplituden- und Pulsmodulation. Mit den Optionen R&S SMA- B2 / -B22 kann das Gerät zusätzlich mit einem Frequenz- und Phasenmodulator mit einer Bandbreite von 1 MHz ausgestattet werden, womit er für alle klassischen Empfängermessungen geeignet ist. Der im Generator eingesetzte FM- / ϕm-modulator ist mittels eines Direct Digital Synthesizers (DDS) realisiert und weist eine Modulationsbandbreite von 1 MHz bei FM und ϕm auf. 32

4 Dank der digitalen Hubeinstellung wird das durch die Modulation bedingte Phasenrauschen erst ab Frequenzhüben von ca. 1 khz oder mehr sichtbar (bei 1 GHz Trägerfrequenz). Somit ist der Generator bestens als Referenzgerät für Phasenrauschmessungen geeignet. Hierbei kann er über Frequenzmodulation auf das Messobjekt synchronisiert werden, was beispielsweise auch Phasenrauschmessungen an freilaufenden VCOs ermöglicht. Das Hochfrequenzsignal kann durch den eingebauten LF-Generator (Sinus,1 Hz bis 1 MHz) oder den Multifunktionsgenerator (Option R&S SMA-K24, Bandbreite 1 MHz) intern moduliert werden. Letzterer stellt verschiedene Kurvenformen wie Sinus, Rechteck, frei programmierbares Trapez oder Rauschen mit einstellbarer Bandbreite zur Verfügung. Dazu lassen sich verschiedene Modulationssignale mit unterschiedlicher Gewichtung addieren. Die Modulationssignale für AM, FM oder ϕm sowie für den LF- Ausgang können unabhängig voneinander eingestellt werden. Mit diesem Konzept erreicht der R&S SMA1A bei der Modulation ein Maß an Flexibilität, wie sie bei analogen bisher nicht bekannt war. Für die Pulsmodulation sind standardmäßig ein sehr guter Pulsmodulator mit einem On/Off-Verhältnis von >8 db und Anstiegs- und Abfallzeiten von typ. 1 ns sowie ein einfacher Pulsgenerator eingebaut. Optional erhältlich ist ein High-Performance-Pulsgenerator mit einer minimalen Pulsbreite von 2 ns und vielfältigen Einstellmöglichkeiten (Option R&S SMA-K23). Diese Option macht den R&S SMA1A auch fit für Messungen an Radarsystemen. Optionaler Taktgenerator Für Tests an integrierten HF-Schaltungen ist häufig außer dem HF-Signal auch ein hochreines Taktsignal erforderlich. Bisher wurde das meist mit einem zusätzlichen Signalgenerator erzeugt. Nicht so beim Einsatz des R&S SMA1A: Er stellt mit der Option Clock-Synthesizer R&S SMA-B29 ein jitterarmes Taktsignal zur Verfügung, das unabhängig vom eigentlichen Ausgangssignal ist. Dieses Taktsignal steht im Frequenzbereich 1 khz bis 1,5 GHz an zwei getrennten Buchsen an der Geräterückseite differenziell zur Verfügung. Somit ist es möglich, Mixed-Signal- ICs wie z.b. A/D-Umsetzer mit nur einem Signalgenerator zu testen. Weitere besondere Eigenschaften Einer der am weitest verbreiteten analogen High-End- war über viele Jahre der hp 8662/63, der in vielen Testsystemen, z.b. im Phasenrauschmessplatz hp 48A, eingesetzt wurde. Diese Geräte sind inzwischen nicht mehr lieferbar und müssen bei einem Ausfall durch neue ersetzt werden. Auch dafür ist der R&S SMA1A bestens geeignet, bietet er doch außer dem gängigen SCPI-Fernsteuerbefehlssatz einen 8662A/63A-kompatiblen Modus, in dem er Geräte aus der Familie hp 8662/63 ersetzen kann, ohne dass die Systemprogrammierung geändert werden muss. Mit einem Rauschen als Modulationssignal liefert der Generator einstellbares Phasenrauschen oder FM-Rauschen und kann so beispielsweise einen VCO simulieren oder ein Störsignal mit veränderbarer spektraler Reinheit für Empfängertests erzeugen (BILD 6). Darüber hinaus lassen sich die FM- / ϕm-optionen (R&S SMA-B2 oder -B22) auch für extrem schnelle Frequenzwechsel bei eingeschränktem Frequenzbereich einsetzen. Durch direkten Zugriff auf den DDS werden Frequenzeinstellzeiten von typ. <1 µs über maximal 4 MHz erreicht. Damit lässt sich beispielsweise ein Sender mit schnellem Frequenz-Hopping simulieren. BILD 7 Mit der Option R&S SMA-B8 werden interne Gerätedaten und -einstellungen des Generators auf einer herausnehmbaren CompactFlash Card gespeichert /3 33

5 Specifications ALLGEMEINE MESSTECHNIK In sicherheitsrelevanten Bereichen ist es notwendig, dass niemand auf interne Gerätedaten und -einstellungen Zugriff hat z.b. im Service-Fall oder beim Transport der Geräte. Für solche Anforderungen kann man den R&S SMA1A mit der Option R&S SMA-B8 ausrüsten, mit der das Speichermedium (Compact- Flash Card) per Tastendruck herausgenommen und vom Signalgenerator getrennt aufbewahrt oder transportiert werden kann (BILD 7). Intuitive Bedienung und vielseitige Anschlüsse Die Bedienphilosophie des Generators stammt von den bekannten Geräten der Familie R&S SMx (Seite 16). Ein Farb- Display mit Pixel (¼ VGA) stellt den Signalfluss in einem Blockschaltbild übersichtlich dar (BILD 8). Dank dieser Visualisierung sieht der Anwender stets, welche Funktionen aktiviert oder deaktiviert sind und an welcher Stelle Einstellungen vorgenommen werden können. Bedient wird der Generator entweder über das Dreh-Klick-Rad, die Cursor- und Funktionstasten oder auch über eine angeschlossene USB-Maus oder -Tastatur. Darüber hinaus kann der R&S SMA1A auch zusätzlich über Remote Desktop Control (z.b. VNC) von einem externen PC aus manuell bedient werden. Fernsteuern lässt sich das Gerät zunächst über ein LAN oder über die IEC-Bus-Schnittstelle. Ein USB-Slave- Anschluss ist vorbereitet und wird dem Anwender zu einem späteren Zeitpunkt als weitere Möglichkeit zur Fernbedienung zur Verfügung stehen. Über zwei USB-Anschlüsse auf der Geräte-Vorderund -Rückseite lassen sich zusätzlich auch ein Memory-Stick oder eine Festplatte zum Speichern der Daten oder für Firmware-Upgrades anschließen. Ferner können auch Leistungs-Messköpfe der Familie R&S NRP an den Generator angeschlossen werden, mit denen sich Leistungen schnell und hochgenau am Signalgenerator bestimmen lassen. Fazit Der R&S SMA1A ergänzt das Portfolio an High-End- von Rohde&Schwarz hervorragend. Außer den bereits etablierten R&S SMU2A, SMJ1A sowie SMATE, die für digitale Modulationen ausgerüstet sind, bietet Rohde&Schwarz nun auch in der Analogklasse ein Gerät an, dass kaum Wünsche offen lässt. Der Generator besticht durch seine exzellente Performance trotz kompakter Bauweise und einen günstigen Preis. Dank seiner hohen Messgeschwindigkeit ist er auch für die Produktion bestens geeignet ein Allrounder also, der Vergleichbares sucht. Günther Klage BILD 8 Der R&S SMA1A verfügt über die richtungsweisende Bedienoberfläche, wie sie bereits in den Generatoren der Familie R&S SMx eingesetzt wird. Weitere Informationen und Datenblatt unter (Suchbegriff: SMA) Signal Generator SMA 1A 34