Neues von Rohde & Schwarz

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1 Neues von Rohde & Schwarz Evolution in der Leistungsmesstechnik: Intelligente Sensor-Technologie Weltweit erstes Multi-Standard-Messgerät für MPEG2- und ATM-Signale Kompakter digitaler Peiler mit hoher Empfindlichkeit und kurzer Peilzeit 2002/II 174

2 HEFT /II 42. Jahrgang Hochfrequenz-Leistungsmesser sind nur so gut wie ihre Sensoren. Deswegen standen diese bei der neuen Messgeräte-Reihe R&S NRP im Fokus der Entwicklung. Sie bieten einen Dynamikbereich bis zu 90 db für modulierte Signale beliebiger HF-Bandbreite, Time Gating, hohe Messgeschwindigkeit und geringe Messunsicherheit ein weiterer Schritt in der Evolution der Leistungsmesstechnik (Seite 12). Foto Der neue Signalanalysator R&S FSQ bietet beste Voraussetzungen für die Signalanalyse an breitbandigen Übertragungssystemen und von Multi- Carrier-Signalen. Mit 28 MHz Analysebandbreite ist er für die kommenden Verfahren und Systeme bestens vorbereitet (Seite 17). MOBILFUNK Testsysteme HF-Testsystemfamilie R&S TS8950G / TS8955G Zuverlässige HF-Tests für GSM-, GPRS- und EDGE-Mobiltelefone...4 Testsignale Vektorsignalgenerator R&S SMIQ03HD Höchste Dynamik für die Messung der Nachbarkanalleistung /1 Hervorragende technische Daten zu einem attraktiven Preis, hohe Zuverlässigkeit, optional ausbaubar vom CW-Generator zum modulierbaren Signalgenerator und Synthesized Sweeper mit analogem Rampen-Sweep das sind die Merkmale der neuen Mikrowellen-Signalgeneratoren R&S SMR50 / SMR60 (Seite 22). ALLGEMEINE MESSTECHNIK Leistungsmesser Leistungsmesser R&S NRP Evolution in der Leistungsmessung: Intelligente Sensor-Technologie...12 Signalanalysatoren Signalanalysatoren R&S FSQ Bandbreite und Dynamik für künftige Systeme und Verfahren...17 Mikrowellen-Signalgeneratoren Mikrowellen-Signalgeneratoren R&S SMR50 / SMR60 Multitalente, die zukunftssicher und ausbaubar sind...22 Spektrumanalysatoren Spektrumanalysator R&S FSU26 Hervorragende Dynamik bis 26 GHz bei geringer Messunsicherheit /1 Neues von Rohde&Schwarz 2 Spektrumanalysatoren R3172 / R3182 von Advantest Analyse breitbandiger FMCW-Signale auf Knopfdruck...28 Heft 174 (2002/II)

3 43825/9 RUNDFUNKTECHNIK Analysatoren MPEG2/ATM Test Set R&S DVATM Messungen an MPEG2- und ATM- Signalen über alle Layer hinweg...31 Fernsehsender UHF-Senderfamilie R&S SV7000 Kleinleistungssender für das digitale terrestrische Fernsehen...36 Mess-Sender TV-Mess-Sender R&S SFQ Neuer Coder für die Standards DVB-S/-DSNG und DVB-C...38 Repetitorium Messungen an MPEG2- und DVB-T-Signalen (5)...42 FUNKERFASSUNG Das neue MPEG2/ATM Test Set R&S DVATM verarbeitet als weltweit erstes Gerät gleichermaßen MPEG2- und ATM-Signale. Es stellt Schnittstellen für alle beteiligten Layer sowie Testsignale und Analysefunk tionen bereit (Seite 31) /3 Peiler Digitaler Peiler R&S DDF195 Neuer Digitaler Peiler für 0,5 MHz 3000 MHz...47 WEITERE RUBRIKEN Kurz gemeldet Schnell und effizient informiert: Produktdokumentation auf CD-ROM...11 CD-ROM-Tipp R&S-Produktspektrum Rundfunk und Fernsehen auf CD-ROM...27 Kurznachrichten...50 Weltweit werden derzeit digitale terrestrische Sendernetze errichtet, in der Anfangsphase überwiegend mit Sendern der großen und mittleren Leistungsklasse. Doch auch an Sendern mit geringeren Leistungen ist Bedarf z.b. für das Abdecken von kleineren Siedlungsgebieten, Tälern und von Versorgungslücken. Dafür bietet Rohde&Schwarz mit der UHF- Senderfamilie R&S SV7000 eine besonders kompakte und wirtschaftliche Lösung an (Seite 36). Neues von Rohde&Schwarz 3 Impressum Herausgeber: Rohde&Schwarz GmbH&Co. KG Mühldorfstraße München Support-Center: Tel customersupport@rohde-schwarz.com Telefax (089) Redaktion und Layout: Ludwig Drexl, Redaktion Technik (München) Fotos: Stefan Huber Auflage deutsch, englisch und französisch Erscheinungsweise: ca. viermal pro Jahr ISSN Bezug kostenlos über die Rohde&Schwarz-Vertretungen Printed in Germany by peschke druck, München Nachdruck mit Quellenangabe und gegen Beleg gern gestattet. Heft 174 (2002/II)

4 MOBILFUNK Testsysteme HF-Testsystemfamilie R&S TS8950G /TS8955G Zuverlässige HF-Tests für GSM-, GPRS- und EDGE-Mobiltelefone Seit den Anfangstagen von GSM sind HF-Testsysteme von Rohde&Schwarz der De-facto-Standard für Conformance Tests. Kontinuierliche Erweiterungen des Standards, zusätzliche Frequenzbänder und immer kürzere Entwicklungszeiten stellen jedoch neue und höhere Anforderungen, auf die R&S mit der HF-Testsystemfamilie R&S TS8950G / TS8955G reagiert. Sie unterstützt alle GSM-Frequenzbänder GSM850 / 900 / 1800 / /2 in den Verbindungsmodi Circuit Switched, GPRS sowie EGPRS und ist BILD 1 Das HF-Conformance-Testsystem TS8950G. einfach für WCDMA aufrüstbar. GSM ein reifer Standard mit Zukunft GSM ist noch lange nicht überholt, auch wenn 3GPP-WCDMA schon bald verfügbar sein sollte. Ein wesentlicher Vorteil von GSM ist die durch den langjährigen Betrieb erreichte Stabilität und weltweite Verbreitung, was eine gute Akzeptanz garantiert. Auch in WCDMA-Netzwerken ist GSM wohl kaum zu vernachlässigen. Um eine schnelle Netzabdeckung und Roaming- Funktionalität zu erreichen, werden die meisten WCDMA-Mobiltelefone auch GSM unterstützen. Die Folge ist, dass Testsysteme für neue GSM-Leistungsmerkmale einfach auf WCDMA aufrüstbar sein müssen. Gerade kommt GPRS auf den Markt, da zeigt sich mit EGPRS schon die nächste Entwicklungsstufe am Horizont. EGPRS soll Datenraten bis 364 kbit/s erreichen, wodurch auch typische 3G-Anwendungen abgedeckt werden können. Mit Blick auf die schnelle Datenübertragung haben im Laufe der letzten Monate insbesondere nordamerikanische Netzbetreiber ihren Fokus von TDMA IS136 auf GSM verschoben und damit der Fre- Neues von Rohde&Schwarz 4 Heft 174 (2002/II)

5 quenzvariante GSM850 und EGPRS einen deutlichen Schub versetzt. Für die Neuerungen GSM850 und EGPRS besteht somit ein enormer Testbedarf. Jedoch unterstützt keine der derzeit am Markt verfügbaren Testplattformen den neuen Frequenzbereich für GSM850 konsistent d.h. mit derselben, validierten Hardware. Ebensowenig sind diese Systeme in der Lage, das Modulationsformat 8PSK für EGPRS zu verwenden. Eine Ausnahme ist die neue Testsystemfamilie von Rohde&Schwarz. Sie unterstützt alle GSM-Frequenzbänder GSM850 / 900 / 1800 / 1900 in den Verbindungsmodi Circuit Switched, GPRS sowie EGPRS. Und: Sie ist einfach zu einem GSM-/WCDMA-Testssystem aufrüstbar. Tester R&S CMU200 [3] mit dem High- End-Spektrumanalysator R&S FSU8 [4]. Der Conformance Test nach GCF * ist der Qualitätsstempel für Mobiltelefone. Die dafür erforderlichen HF-Messungen deckt das HF-Conformance-Testsystem R&S TS8950G ab. Die Validierung des Systems bestätigt die Einhaltung der in den 3GPP-Spezifikationen geforderten Messgenauigkeiten und ist damit auch der Qualitätsbeweis für das Testsystem. Die Testsystemfamilie basiert auf gleicher Hard- und Software; das R&S TS8955G kann also vollständig zu einem R&S TS8950G aufgerüstet werden (BILD 2). Dadurch ist eine optimale Konsistenz der Mess-Ergebnisse gewährleistet. Die verwendeten Messgeräte von Rohde&Schwarz sind bereits weltweit erfolgreich in Entwicklungslabors im Einsatz. Außer den oben genannten Messgeräten werden auch der bewährte Vektorsignalgenerator R&S SMIQ03B [5] und der Mikrowellengenerator R&S SMP22 unterstützt. Die komfortable Software R&S PASS** für die gesamte Testsystemfamilie baut auf diesen Gerätefunktionalitäten auf. Damit wächst das System mit den Einzelgeräten und neue Funktionen werden schnellstmöglich verfügbar. Die Software erlaubt das schnelle Erstellen und Automatisieren von Entwicklungstests ohne zeitraubenden Programmieraufwand. Vom Entwicklungsmessplatz zum Conformance-Testsystem Funktionalität Mit der neuen modularen HF-Testsystemfamilie sind erstmals konsistente Messungen über den kompletten Entwicklungszyklus eines Mobiltelefons möglich. Mit dem R&S TS8955G steht eine modulare Entwicklungs- und Precompliance-HF-Testlösung zur Verfügung. Das Spektrum beginnt bei Messplätzen mit zwei Geräten, z.b. einer Kombination aus dem GSM-Protokoll-Analysator R&S CRTU-G [1] und dem Basisband- Fadingsimulator R&S ABFS [2] oder aus dem Universal Radio Communication * GCF: Global Certification Forum, Initiative von GSM Association, Endgeräteherstellern, Testhäusern und Messtechnikherstellern zur Vereinheitlichung der Testanforderungen für mobile Endgeräte. ** PASS: Parametric Application Software For Test Systems. Neues von Rohde&Schwarz Conformance-Testsystem TS8950G Pre-Compliance-Testsystem TS8955G IQ 5 Heft 174 (2002/II) Aufbauend auf: GSM-Protokoll-Analysat Signal Switching and Co Vollständig aufrüstbar SSCU55 und diskrete Filter oder Koppler BILD 2 Die Testsystemfamilie baut auf gleicher Hard- und Software auf; das R&S TS8955G kann vollständig zu einem R&S TS8950G aufgerüstet werden. r Preis

6 MOBILFUNK Testsysteme Über die GCF-Testfälle hinausgehende Möglichkeiten Über die offiziellen GCF-Testfälle hinaus bieten die Systeme weitere umfassende Möglichkeiten. Unter der Software R&S PASS bauen alle Testfälle auf nur wenigen Testmethoden auf (BILD 3). Sämtliche GSM-HF-Tests für Phase2, GPRS und EDGE in allen derzeitigen und zukünftigen Frequenzbändern sind durch nur sechs Testmethoden realisiert. So werden zum Beispiel Empfängertests durch eine Testmethode mit rund 50 Parametern abgedeckt. Über Parametersätze werden die Testfälle definiert, angefangen bei den Pegeln von Nutzsignal und Störern über deren Kanäle und Fading-Einstellungen bis hin zur Anzahl der gemessenen Samples. Diese Parametersätze lassen sich über eine benutzerfreundliche Oberfläche jederzeit ändern, erweitern oder komplett neu definieren. Damit kann Problemen bei der Entwicklung von Mobiltelefonen sofort und zielsicher auf den Grund gegangen werden. Darüber hinaus lassen sich mit den Testmethoden ohne Programmieraufwand komplett neue Testfälle erstellen, z.b. für kundenspezifische Testszenarien (BILD 4). BILD 3 LAN / Internet Testparameter, Operator, PIX / PIXIT Application Layer Testmethode HF-Kalibrierung Ergebnisse Logical Device Layer Interferer 1, 2, 3 (Power, Frequenz ) Channel Setup (Channel type, ) Device Layer Logischer Aufbau der Software R&S PASS. Control Center Sequenzer, Test-Editor, Ergebnisanalyse, Konfigurationseditor Start / Stop FSIQ26.dll SMIQ03b.dll SMP.dll Physikalische Schnittstellen IEC-Bus (GPIB), RS-232-C, Centronix, USB, TCP/IP Systemkonfiguration LAN / Internet Die automatische Pfadkalibrierung im R&S TS8950G stellt auch bei extremen Testsituationen die bestmögliche Messgenauigkeit sicher. Damit tritt die Komplexität des Messvorgangs in den Hintergrund und der Anwender kann sich auf die eigentlichen Aufgaben die Messungen konzentrieren. Analyse online und offline Die Benutzeroberfläche von R&S PASS läuft als eigener Prozess unabhängig von der Testapplikation. Damit ist es möglich, während eines Testlaufs z.b. schon die nächste Testsequenz zusam- BILD 4 Freier Zugriff auf alle Testparameter ohne Programmieraufwand. Neues von Rohde&Schwarz 6 Heft 174 (2002/II)

7 Reliable RF testing all the way from development to conformance testing Platform for RF tests according to Supports GSM Ph2/Ph2+, GPRS, and Control of custom equipment 3GPP TS EDGE Full remote access Freely configurable RF test methods Upgradable to WCDMA Online measurement accuracy control for R&D Open interfaces for easy integration into individual lab concept menzustellen, ältere Testergebnisse zu analysieren oder neue Tests zu definieren, ohne den Testablauf zu stören. Mit R&S PASS können Mess ergebnisse auch außerhalb des Testsystems im Firmennetzwerk abgelegt werden. Eine Kopie des Analysator-Werkzeugs z.b. erlaubt die Analyse der Ergebnisse jederzeit und überall (BILD 5). R&S TS8955G ein System mit vielen Facetten Das Entwicklungs- und Precompliance- Testsystem R&S TS8955G kann kundenspezifisch konfiguriert werden. Je nach Anwendung lassen sich Konfigurationen für Empfängertests, Sendertests oder für beide zusammenstellen. In Abstimmung mit dem Kunden legt Rohde&Schwarz Hardware und Software für die geforderte Testapplikation fest. Somit findet sich für jede Anwendung die passende Lösung. Diese Einstiegskonfiguration ist jedoch keine Einbahnstraße spätere Aufrüstungen sind problemlos möglich. Alle Geräte lassen sich über die Benutzeroberfläche an- und abmelden, so dass auch kurzfristige Konfigurationsänderungen möglich sind. Die Verwendung von LabWindows CVI als Programmierumgebung erlaubt das einfache Einbinden kundenspezifischer Geräte, z.b. von Klimakammern. R&S TS8950G zukunftssicher in Richtung WCDMA Dass es Rohde&Schwarz mit den Begriffen Modularität und Zukunftssicherheit ernst meint zeigt die Tatsache, dass das R&S TS8950W ein HF-Testsystem für WCDMA FDD auf der Plattform R&S TS8950G aufbaut. Es lassen sich also das TS8950G und alle Systemvarianten von TS8955G ohne Hardware - Austausch für WCDMA nachrüsten. Weitere Informationen und Datenblätter unter (Suchbegriff Gerätename) RF Test System TS8950G for GSM/GPRS/EDGE Mobiles Datenblatt TS8950G LITERATUR [1] GSM-Protokoll-Analysator CRTU-G Wachablösung: Nach mehr als zehn Jahren ein neues GSM-Referenzsystem. Neues von Rohde&Schwarz (2001) Nr. 171, Seite 4 8. [2] Basisband-Fading-Simulator ABFS Kosten senken durch Simulation im Basisband. Neues von Rohde&Schwarz (1999) Nr. 163, S [3] Universal Radio Communication Tester CMU200 Auf der Überholspur in die Zukunft des Mobilfunks. Neues von Rohde&Schwarz (1999) Nr. 165, S [4] Spektrumanalysatoren FSP/FSU GSMund EDGE-Messungen mit der Applikations-Firmware FS-K5. Neues von Rohde&Schwarz (2001) Nr. 170, S [5] Signalgenerator SMIQ Mit neuen Optionen bereit für 3G. Neues von Rohde&Schwarz (2000) Nr. 166, S Fazit Mit der neuen Testsystemfamilie bietet Rohde&Schwarz eine runde Lösung für den kompletten Entwicklungszyklus von mobilen Endgeräten an. Die Software R&S PASS und das Konzept der Testmethoden bieten ein bisher unerreichtes Maß an Flexibilität. Sie ersparen den Anwendern zeitaufwändige Programmierung, so dass diese ihre volle Konzentration den eigentlichen Messungen zuwenden können. BILD 5 Komfortable Auswertung der Mess-Ergebnisse per Text und grafisch. Das Plattformkonzept reduziert Einarbeitungszeiten und bietet konsistente Mess - Ergebnisse, wodurch sich die Entwicklungszeiten von Mobiltelefonen erheblich verkürzen lassen. Alexander Pabst Neues von Rohde&Schwarz 7 Heft 174 (2002/II)

8 MOBILFUNK Testsignale 43842/4 BILD 1 Der R&S SMIQ03HD eröffnet neue Möglichkeiten für die Messung der Nachbarkanalleistung. Vektorsignalgenerator R&S SMIQ03HD Höchste Dynamik für die Messung der Nachbarkanalleistung WCDMA-Basisstationsverstärker müssen beste spektrale Reinheit und geringe Intermodulationsverzerrungen aufweisen, um Störungen in den Nachbarkanälen zu minimieren. Zum Nachweis dieser Eigenschaften sind Generatoren erforderlich, die WCDMA- Testsignale über einen großen Dynamikbereich rauscharm und verzerrungsfrei erzeugen können. Der R&S SMIQ03HD (BILD 1) ist speziell für diese Anwendungen konzipiert. Optimal für Tests an Basisstationsverstärkern Für die Entwicklung und Fertigung von Basisstationsverstärkern, speziell für die nächste Mobilfunkgeneration WCDMA / 3GPP, werden höchste Anforderungen an die Nachbarkanalleistungsunterdrückung gestellt (ACLR, Adjacent Channel Leakage Power Ratio). Das Verhältnis der mittleren gemessenen Leistung im Übertragungskanal zur mittleren gemessenen Leistung im Nachbarkanal ist das ACLR. Die unerwünschten Nebenaussendungen werden vorrangig durch Intermodulationsprodukte 3. Ordnung im ersten Nachbarkanal (Adjacent Channel) und durch Intermodulationsprodukte 5. Ordnung im zweiten Nachbarkanal (Alternate Channel) verursacht. In den WCDMA-Spezifikationen [1] ist für die Verstärkertests ein minimaler Wert für das ACLR von 45 db im ersten Nachbarkanal vorgeschrieben. Die meisten Hersteller schreiben für ihre Basisstationen ein ACLR von 50 db vor. Um diesen Wert über die gesamte Signalkette einhalten zu können, müssen die Komponenten der Basisstation [2], wie z.b. die Verstärker, typisch noch einmal um 10 db besser in der ALCR-Performance sein. Damit die Verstärker mit ausreichenden Messreserven gemessen werden können, muss der Signalgenerator eine um weitere 10 db bessere Nachbarkanalleistungsunterdrückung erreichen. Wäre der Signalgenerator nur in der Lage, ein ACLR im selben Maß wie der Verstärker zu gewährleisten, würde sich ein Fehler von ca. 3 db ergeben. Um den Fehler unter 1 db zu halten, muss der ACLR-Wert des Generators um mindestens 6 db besser sein als der des Verstärkers. Will man diesen Fehler sogar auf <0,5 db reduzieren, so muss der ACLR-Wert des Signalgenerators um mindestens 9 db besser sein (BILD 2). Neues von Rohde&Schwarz 8 Heft 174 (2002/II)

9 Für solch hohe Dynamikanforderungen ist der R&S SMIQ03HD der beste Partner. Der Generator erreicht mit seinem neu konzipierten I/Q-Modulator einen überragenden ACLR-Wert von typisch 70 db, und ist damit deutlich besser als bisherige Geräte (WCDMA / 3GPP- Signal: Test Model 1, 64 DPCHs). Integrierte I/Q-Filter für höchstes ACLR Der R&S SMIQ03HD ist sowohl für Einträger- als auch für Mehrträger-Signal- Anwendungen bestens geeignet. Einer seiner Vorzüge sind die integrierten I/Q-Filter. Damit können auch spektral reine Mehrträger-Signale erzeugt werden, deren ACLR-Wert weit über dem für Basisstationen geforderten Wert liegt. Für ein 4-Träger-WCDMA- Signal, dem als Basis ein Test Model 1 mit 64 DPCHs zugrunde liegt, erreicht SMIQ03HD mit 10-MHz-I/Q-Filter HF BILD 2 Bei einem ACLR- Wert des Messobjektes von 70 db ist der durch den R&S SMIQ03HD hervorgerufene Fehler vernachlässigbar. Die Toleranzgrenze von 7 db führt zu einem Fehler von <1 db. Fehler / db 3,5 der R&S SMIQ03HD bei Verwendung des optional erhältlichen Arbitrary Waveform Generators ARB SMIQB60 [3] ausgezeichnete 62 db (typ.) im Adjacent Channel und 64 db im Alternate Channel [4] (BILD 3). Der R&S SMIQ03HD kann aber auch mit dem Basisbandgenerator R&S AMIQ03 bzw. R&S AMIQ04 kombiniert werden, um Signale mit einer Tiefe von 16 Msample zu erzeugen. Die bei Spektrumanalysator FSU 3 2,5 2 1,5 1 <1 db 0,5 SMIQ03HD Toleranzbereich / db R&S frei erhältliche I/Q-Simulations-Software WinIQSIM bietet dem Anwender eine Vielzahl weiterer Möglichkeiten, digitale Signale z.b. 3GPP-Mehrträger-Signale mit wenigen Mausklicks zu simulieren und zu erzeugen. Der Generator bietet passende I/Q-Filter für bis zu vier WCDMA-Träger an. Damit ist ein hohes Maß an Flexibilität für eine Vielzahl von Verstärkertests gewährleistet. So sind im R&S SMIQ03HD für ein bis vier WCDMA-Träger I/Q-Filter mit Bandbreiten von 2,5 / 5 / 7,5 und 10 MHz standardmäßig auswählbar. Dadurch ergeben sich für jedes der vier möglichen Mehrträgerszenarien optimale ACLR-Werte. 1 RM * CLRWR Ref -18 dbm c12 Tx Channel Bandwidth c11 c MHz Adjacent Channel Bandwidth 3.84 MHz Spacing 5 MHz Alternate Channel Bandwidth 3.84 MHz Spacing 10 MHz *Att 5 dbm cu2 cu1 cu1 cu1 c11 c0 c0 *RBW 30 khz *VBW 300 khz *SWT 2 s Center GHz 4 MHz / Span 40 MHz WCDMA 3GPP FWD Power dbm Lower db Upper db Lower db Upper 0.02 db A SGL NOR BILD 3 Das mit nur einem R&S SMIQ03HD erzeugte 4-Träger- WCDMA-Signal- Szenario liefert 62 db ACLR im Adjacent Channel. Für Rekordwerte: Filteroption SMIQB57 Zeigt der R&S SMIQ03HD schon von Haus aus eine sehr hohe Signalgüte, so lässt sich mit Hilfe der Filteroption SMIQB57, die speziell für das WCDMA- Downlink-Band entwickelt wurde (2110 MHz bis 2170 MHz), eine Signalqualität im Generator erzeugen, die bisher von keinem anderen Signalgenerator bezüglich ACLR-Performance auch nur annähernd erreicht wurde. Ein typischer ACLR-Wert von 77 db im Adjacent Channel und 82 db im Alternate Channel sind absoluter Rekord (BILD 4). Hinzu kommt der hohe Ausgangspegel von Neues von Rohde&Schwarz 9 Heft 174 (2002/II)

10 Dedicated to 3GPP Supplement to Wide dynamic range: ACLR 70 db typ. Multicarrier scenarios: integrated Vector Signal Generator R&S SMIQ for 3GPP test model 1/64 baseband filters to improve ACLR of (see data sheet PD ) Single-carrier scenarios 1 to 4 WCDMA carriers Further improvement of ACLR (77dB Short frequency and level setting time typ.) with option R&S SMIQB57 Optional fading simulator Band-specific solution (3GPP (R&S SMIQB14/B15) and noise generator/distortion simulator (R & SMIQB17) downlink) combined with high output power (up to +30 dbm PEP) MOBILFUNK Testsignale Ref 8.7 dbm *Att 20 dbm *RBW 30 khz *VBW 300 khz *SWT 2 s Sweep Time 25 s Ref -0.5 dbm *Att 20 dbm *RBW 30 khz *VBW 300 khz *SWT 25 s 1 RM * CLRWR c c12 c11 c11 c0 c0 cu1 cu1 cu2 A SGL NOR cu2 1 RM * CLRWR c12 c11 c12 c0 c11 c0 cu1 cu2 cu1 cu2 A SGL NOR Center 2.15 GHz 2.55 MHz Span 25.5 MHz Center GHz 3.5 MHz / Span 35 MHz Tx Channel Bandwidth 3.84 MHz WCDMA 3GPP FWD Power 9.33 dbm Tx Channel Bandwidth 3.84 MHz WCDMA 3GPP FWD Power 0.17 dbm Adjacent Channel Bandwidth 3.84 MHz Spacing 5 MHz Lower Upper db db Adjacent Channel Bandwidth 3.84 MHz Spacing 5 MHz Lower Upper db db Alternate Channel Bandwidth 3.84 MHz Spacing 10 MHz Lower Upper db db Alternate Channel Bandwidth 3.84 MHz Spacing 10 MHz Lower Upper db db BILD 4 77 db im Adjacent Channel liegen um etwa 10 db über den Bestwerten herkömmlicher Signalgeneratoren. BILD 5 Mehrträgerszenarien für höchste Ansprüche lassen sich durch das Zusammenschalten mehrerer R&S SMIQ03HD erzeugen (jeder mit Option SMIQB57). Im Beispiel oben vier Generatoren für vier Träger. bis zu +30 dbm PEP, den die Option im Overrange-Bereich erzeugen kann. Die Vorteile sprechen für sich. Die Hersteller von Basisstationskomponenten können mit dieser in den R&S SMIQ03HD integrierbaren Option die Kosten erheblich reduzieren, weil dem HF-Ausgang eines Signalgenerators sonst notwendigerweise nachgeschaltete Verstärker oder Bandpassfilter nicht erforderlich sind. Die Beeinträchtigung durch nachgeschaltete Treiberstufen, die erheblich zum Rauschen des Gesamtausgangssignals beitragen, werden vermieden. Will der Anwender Messungen mit WCDMA-Mehrträger-Signalen bei höchster erzielbarer spektraler Reinheit durchführen, so kann er bis zu vier Generatoren, die dann jeweils mit der Option SMIQB57 aufgerüstet sind, kombinieren. Die Mehrträger-Signalerzeugung mit je einem Signalgenerator pro Träger liefert bei einem 4-WCDMA-Träger-Szenario (Test Model 1 mit 64 DPCHs) eine noch nie dagewesene ACLR von typisch 74 db im Adjacent Channel (BILD 5). Auch in der Produktion ein unübertroffener Partner Nicht nur in der Entwicklung ist der neue Generator ein unverzichtbares Messgerät der High-End-Klasse. Auch Anwender in der Produktion können von seinen Vorzügen profitieren, denn für eine kosteneffi ziente Produktion ist ein hoher Durchsatz erforderlich. Hier sind kürzeste Einstellzeiten für Pegel und Frequenz gewünscht, weitere unverzichtbare Stärken des R&S SMIQ03HD. Einstellzeiten von <3 ms für die Frequenz und <2,5 ms für den Pegel sind schon beachtenswert. Wird der Generator im List Mode (<500 µs) oder im Fast Restore Mode (<800 µs) betrieben, erhält man eine weitere signifikante Reduzierung der Einstellzeiten. Dr. Markus Banerjee Weitere Informationen, Datenblätter und Applikationsschriften unter (Suchbegriff SMIQ) Vector Signal Generator R&S SMIQ03HD Datenblatt R&S SMIQ03HD LITER#ATUR [1] 3GPP Technical Specification TS (V ) 3 rd Generation Partnership Project (3GPP). [2] 3GPP FDD Base Station Tests with Vector Signal Generator SMIQ. Application Note 1GP41 von Rohde&Schwarz. [3] SMIQB60 Arbitrary Waveform Generator for SMIQ. Application Note 1GP45 von Rohde&Schwarz. [4] Generating and Analyzing 3GPP Multicarrier Signals with High Dynamic Range. Application Note 1MA48 von Rohde& Schwarz. 10

11 KURZ GEMELDET Mobilfunk Schnell und effizient informiert: Produktdokumentation auf CD-ROM Elektronische Publikationsformen haben sich in der technischen Dokumentation zu einem weithin akzeptierten Standard entwickelt. Gegenüber den herkömmlichen Printmedien eröffnen sie dem Anwender eine Reihe von entscheidenden Vorteilen: Schnelleres Auffinden der gewünschten Informationen durch integrierte Suchfunktionen und Navigationshilfen, höhere Aktualität durch einfachere Verbreitung von Inhalten sowie leichtere Handhabung durch geringeres Volumen und Gewicht. Die neue CD-ROM für die Universal Radio Communication Tester R&S CMU200 /300 zielt auf eine Kombination all dieser Eigenschaften. Die Funktionalität einer elektronischen Publikation hängt von der Art ihrer Verteilung ab: Feste Datenträger ermöglichen schnellen Zugriff auf umfangreiche Dokumente und effiziente Informationsrecherche. Das World Wide Web bietet demgegenüber aktuelle Informationen für eine beliebig große Zahl von Nutzern sowie die Möglichkeit zur Interaktion. Die Vorteile beider Systeme vereinen CD-ROMs, die mit Internetfunktionen ergänzt sind. Die CD-ROM für den R&S CMU200/300 präsentiert sich auf einer Bedienoberfläche, die mit allen gängigen, Java-fähigen Standard-Browsern angezeigt werden kann. Den linken Teil bildet ein fester Navigationsrahmen, über den die Inhalte direkt zu erreichen sind. Die CD-ROM enthält die Bedienhandbücher und das Servicehandbuch für die Modelle R&S CMU200 und R&S CMU300 sowie für alle CMU-Softwareoptionen in druckfähigem PDF-Format (Acrobat Reader). Häufig gebrauchte Handbücher sind zusätzlich als bildschirmgerechte Web-Hilfe (BILD) und kompilierte HTML-Dateien (*.chm) verfügbar. Die Hilfe- Formate erleichtern mit integriertem Inhaltsverzeichnis sowie durch Index- und Volltextsuche das rasche Auffinden jeder gewünschten Information. Sie ermöglichen das Kopieren von Texten, beispielsweise zur fehlerfreien Übertragung von Fernbedienbefehlen in Programme. Die browser-orientierte Technik eröffnet den nahtlosen Zugang auf die R&S-Website, etwa für die Recherche von aktuellen Terminen und Veröffentlichungen, zur Kontaktaufnahme mit Partnern bei Rohde&Schwarz sowie für ein stets willkommenes Feedback. Silvia Brunold; Dr. Martin Jetter Bedienoberfläche der CD-ROM für den R&S CMU mit integrierter Web-Hilfe. Neues von Rohde&Schwarz 11 Heft 174 (2002/II)

12 ALLGEMEINE MESSTECHNIK Leistungsmesser Hochfrequente Leistungsmesser sind nur so gut wie ihre Sensoren. Deswegen standen diese bei der neuen Messgeräte-Reihe R&S NRP 43877/7 im Fokus der Entwicklung. Sie bieten einen Dynamikbereich bis zu BILD 1 Ein leistungsfähiges Gespann: R&S NRP mit 18-GHz-Leistungsmesskopf NRP-Z db für modulierte Signale beliebiger HF-Bandbreite, Time Gating, hohe Messgeschwindigkeit und geringe Messunsicherheit. Ob digitaler Mobilfunk, Wireless LAN oder die klassischen Applikationen: Diese Messköpfe setzen Maßstäbe hinsichtlich Universalität und Genauigkeit. Leistungsmesser R&S NRP Evolution in der Leistungsmessung: Intelligente Sensor-Technologie Generationswechsel mit intelligenten Köpfen Der digitale Mobilfunk hat eine stürmische Entwicklung in der HF-Messtechnik ausgelöst, die auch vor den Leistungsmessern nicht Halt macht. War es zunächst die zeitliche Struktur der Mess- Signale, die neue Anforderungen stellte, sind es heute die breitbandigen Modulationsverfahren der dritten Mobilfunkgeneration. Dabei ist dies erst der Anfang: Wireless LANs mit HF-Bandbreiten über 100 MHz sind bereits im Gespräch. Diese Aufgaben lassen sich nicht mit den gängigen Messkopf-Konzepten lösen, schon gar nicht, wenn der größte 12

13 Vorzug von Leistungsmessern, die hohe Messgenauigkeit, beibehalten werden soll. Deswegen beschreitet Rohde& Schwarz mit der neuen Generation wieder einen höchst innovativen Weg, vergleichbar mit der Einführung intelligenter Messköpfe für die Geräte URV5 und NRV Anfang der 80er Jahre: Verlagerung der gesamten Messwertverarbeitung in den Messkopf, was der Schlüssel für die Ausschöpfung des Potenzials der Mehrpfad-Sensor-Technologie ist. Die Anbindung an das Grundgerät oder einen x-beliebigen Steuerrechner erfolgt über die PC-Standardschnittstelle USB (Universal Serial Bus). Die neue Leistungsmesser-Familie startet mit den universell einsetzbaren Messköpfen NRP- Z11(-Z21) von 10 MHz bis 8(18) GHz und einem zukunftsorientiert konzipierten Grundgerät (BILD 1). 90 db Dynamikbereich Wenn es zutrifft, dass die Beliebtheit eines Leistungsmesskopfes mit dessen Dynamikbereich steigt, so haben NRP- Z11 und NRP-Z21 beste Chancen, hier zum Champion zu werden: Erstma- Leistung P 1 P 2 P 3 P 4 P 5 P 6 P 7 P 8 Ausschlusszeit BILD 2 Multi-Slot-Messung: Für die gebräuchlichen Time-Division-Verfahren (z.b. GSM/EDGE, DECT) kann der Leistungsmittelwert in allen Zeitschlitzen gleichzeitig gemessen werden. lig werden 90 db für beliebig breitbandig modulierte Signale erreicht, dabei bleibt die durch Rauschen und Nullpunktstabilität definierte untere Messgrenze bei respektablen 67 dbm. Daran ändert sich auch relativ wenig, wenn die Leistung innerhalb eines einzelnen GSM-Zeitschlitzes gemessen werden soll (BILD 3). Selbst für das signalgetriggerte Messen der mittleren Leistung von Einzel-Bursts oder das Erzeugen eines Power-Time-Template ist mehr Dynamik vorhanden als bei den gängigen Konzepten. Zeit Signalsynchrone Messungen Die Messköpfe NRP-Z11 und -Z21 können den Leistungsmittelwert nicht nur klassisch, d.h. fortlaufend ohne zeitlichen Bezug zum Signalinhalt messen, sondern auch signalsynchron über definierbare Zeitabschnitte. Bis zu 128 Intervalle (26 bei Ansteuerung über das Grundgerät) können in einem Zug erfasst und gemessen werden (BILD 2). Damit werden ganze Frames von GSM/ EDGE-Signalen ausgewertet. Unerwünschte Anteile beim Übergang von Technologie Modus Kontinuierlich BILD 3 Dynamikbereich verschiedener Sensor-Technologien in Abhängigkeit von der HF-Bandbreite des Mess-Signals (Verhältnis peak-to-average einheitlich 7 db). 13 Dynamikbereich für die Messung des Leistungsmittelwerts Bandbreite des Mess-Signals 100 MHz / 5 MHz / 0 (CW) Zeitschlitz 1 aus 8 (externer Trigger) Burst Duty Cycle 1:8 (interner Trigger) Thermoelektrischer Sensor 50 / 50 / 50 db Diode Power vs. Time 256 Punkte (externer Trigger) Sensor im quadratischen Bereich 43 / 43 / 50 db CW-Sensor 43 / 43 / 90 db Peak-Sensor 33 / 50 / 80 db / 50 / 57 db / 33 / 37 db / 50 / 57 db Mehrpfad-Sensor 80 / 80 / 80 db R&S Smart Sensor Technology 90 / 90 / 90 db 85 / 85 / 85 db 60 / 60 / 60 db 70 / 70 / 70 db

14 ALLGEMEINE MESSTECHNIK Leistungsmesser Messabweichung / db 0,2 0,15 0,1 0,05 0 0,05 0,1 0,15 0,2 einem Zeitschlitz zum anderen können durch frei definierbare Ausschlusszeiten am Anfang und Ende ausgeblendet werden. Zur Messung des Power-Time- Template von repetierenden oder einmalig auftretenden Signalverläufen (BILD 4) lässt sich die Zahl der Messintervalle bzw. -punkte auf bis zu 1024 steigern, wobei sich Signaldetails bis etwa 10 µs Dauer auflösen lassen. Umfangreiche Triggerfunktionen, von einer externen Quelle oder dem Mess-Signal abgeleitet, sorgen für stabile Verhältnisse. Hohe Systemgenauigkeit Die geringe Messunsicherheit breitbandiger Leistungsmesser wird auch zukünftig das entscheidende Argument für ihren Einsatz bleiben. Dabei lassen sich die Datenblattwerte in der Größenordnung von etwa 2% (0,09 db) für unmodulierte und spektralreine Signale gut angepasster Quellen in der Praxis nur selten erreichen. Das liegt an jenen Fehlerquellen, die mit dem Mess-Signal oder 14 der externen Beschaltung zusammenhängen: Harmonische und Nichtharmonische, Modulation, Fehlanpassung der Quelle sowie dem Einfluss von Dämpfungsgliedern und Richtkopplern, die dem Messkopf zur Pegelanpassung vorgeschaltet sind. Mit den NRP-Messköpfen wird nun ein großer Schritt in Richtung auf die Lösung dieser Probleme getan. Der Begriff Smart Sensor Technology (siehe rechte Seite) steht dabei für eine ganze Reihe von Maßnahmen, die darauf abzielen, den Messköpfen jenes Verhalten zu geben, das thermische Sensoren auszeichnet. Dazu gehört die sehr genaue Messung des Leistungsmittelwerts unabhängig von der Modulation (BILD 5) sowie eine hohe Immunität gegenüber der Fehlbewertung von Harmonischen und sonstigen Störsignalen. Dabei bleibt die maximale Messgeschwindigkeit mit bis zu 1500 Messungen pro Sekunde auf dem Niveau von Dioden-Sensoren (im gepufferten Modus, Mess intervall µs) Leistungspegel / dbm BILD 5 Modulationsbedingte Messabweichungen eines Leistungsmesskopfes NRP-Z11 oder -Z21 für ein 3GPP-Testsignal (Test Model 1-64) gegenüber einem gleich großen CW-Signal. Rot: Grund-Einstellung; Gelb: Übergangsbereich zwischen den Messpfaden um 6 db verschoben; Hellblau: Unsicherheit durch Rauschen (Modulationseinfluss unter 30 dbm vernachlässigbar). BILD 4 Power-Time-Template eines einmaligen HF-Bursts für eine Anwendung im Bereich Medizin-Elektronik, gemessen mit NRP-Z11 (LabView-Applikation ohne Grundgerät; Angaben in W und ms, keine Averaging). Der Einfluss fehlangepasster Quellen wird durch ein kleines, von der Messleistung weitgehend unabhängiges SWR der Messköpfe auf das technisch Machbare reduziert (max. 1,13 zwischen 30 MHz und 2,4 GHz). Trotzdem ergibt sich mit dem genannten Wert an einer Quelle mit einem SWR von 2 immer noch eine Unsicherheit von ±4% (0,17 db). Dieser alle anderen Fehler dominierende Wert lässt sich nun bei den NRP-Messköpfen fast auf Null reduzieren, wenn der komplexe Reflexionskoeffizient der Quelle über die USB- Datenschnittstelle an die Messköpfe übermittelt wird. Diese führen dann die Korrektur des Anpassfehlers unter Berücksichtigung der eigenen Fehlanpassung durch. Ein ähnliches Problem liegt vor, wenn der Messkopf nicht direkt an die Quelle angeschlossen werden kann und ein Dämpfungsglied zur Pegelanpassung oder ein Verbindungskabel nötig ist. In diesem Fall sind die Wechselwirkungen zwischen drei Komponenten zu berücksichtigen ein nicht triviales Stück Mathematik mit komplexen Zahlen. Auch hier wird dem Anwender eine runde, standardisierbare Lösung

15 Smart Sensor Technology Die Leistungsmessköpfe NRP-Z11 und -Z21 von Rohde& Schwarz vereinen Mehrpfad-Architektur, Mehrfachdioden- Technik und ein simultan abtastendes mehrkanaliges Mess- System zu einem einmalig leistungsfähigen Konzept. Mehrpfad-Architektur ist die Kombination von zwei oder drei Dioden-Detektoren, um einen großen Dynamikbereich für modulierte Signale zu bekommen. Das wird dadurch erreicht, dass jeder einzelne von ihnen ausschließlich im quadratischen Bereich betrieben wird und nur die optimal ausgesteuerten Detektoren zur Messung herangezogen werden. Mehrfachdioden bestehen aus der Serienschaltung mehrerer auf einem Chip integrierter Zero-Bias-Schottky-Dioden. In einem HF-Detektor eingesetzt, erweitern sie dessen quadratischen Bereich, weil sich die Mess-Spannung auf mehrere Dioden aufteilt jede einzelne also weitaus geringer ausgesteuert wird und sich gleichzeitig die Richtspannungen der einzelnen Dioden addieren. Marktübliche Mehrpfad-Sensoren nutzen bei weitem nicht das ganze Potenzial dieser Technik, entweder weil nur zwei Pfade oder Einfachdioden verwendet werden, oder weil die Ausgangssignale sequenziell mit langsamen integrierenden A/D-Wandlern weiterverarbeitet werden. Die zum Patent angemeldete Mehrpfad-Architektur von Rohde&Schwarz zeichnet sich durch folgende Merkmale aus (BILD 6): Drei Messpfade, jeweils mit Dreifachdioden bestückt 6 db breite Überlappungsbereiche, gleitende Übergänge Simultane Abtastung und Auswertung Chopper-Stabilisierung der Messpfade bei repetierenden Signalen Die Vorteile gegenüber der konventionellen Technik liegen auf der Hand: Durchgängig hohes Signal/Rausch-Verhältnis, geringer Modulationseinfluss, vernachlässigbare Verzögerungen und Unstetigkeiten beim Wechsel des Messpfads sowie die Möglichkeit, das Mess-Signal im Rahmen der verfügbaren Video- Bandbreite zeitlich zu analysieren. Damit dringen diese Sensoren nicht nur in das Gebiet der Spitzenleistungsmesser vor, sie sind ihnen in zwei Punkten sogar überlegen: Keine Einschränkungen bezüglich der HF-Bandbreite des Mess-Signals Größerer Dynamikbereich (BILD 2) Auf diese Weise wird schon heute die Analyse extrem breitbandiger Signale ermöglicht, wie sie für Wireless LANs vorgesehen sind oder durch das Zusammenführen mehrerer Träger nach 3GPP entstehen. BILD 6 Messkopf-Architektur im NRP-Z11 und NRP-Z db dbm A D P i A D + P m dbm 34 db dbm Chopper A D Fehlerkorrektur Bewertung Externer Trigger Neues von Rohde&Schwarz 15 Heft 174 (2002/II)

16 ALLGEMEINE MESSTECHNIK Leistungsmesser BILD 7 Der Power Viewer kann aus jedem PC (unter Windows 98 / 2000 / ME / XP) einen Leistungsmesser machen. geboten: Mit Hilfe eines kleinen, auf jedem PC lauffähigen Software-Tools kann der komplette S-Parameter-Datensatz des vorgeschalteten Zweitors im gebräuchlichen s2p(touchstone)-format, das jeder vektorielle Netzwerkanalysator zur Verfügung stellt, in den Messkopfspeicher geladen und zur Messung berücksichtigt werden. Nach Übergabe des komplexen Quell-Reflexionskoeffizienten erhält man ein perfekt korrigiertes Mess-Ergebnis auf höchstem Genauigkeitsniveau. Halbe Kosten pro Mess-Stelle Die Anschaffungskosten für einen Leistungsmesser, der den Anforderungen der modernen Kommunikationstechnik Rechnung trägt, sind nicht unerheblich und tragen wesentlich zu den Gesamtkosten eines HF-Mess-Systems bei. Deswegen wird häufig am falschen Fleck gespart und die Leistungsmessung auf andere (ungenauere) Messgeräte verlagert oder die Zahl der Mess-Stellen gering gehalten. Solche Kompromisse sind mit den NRP-Messköpfen überflüssig, da diese direkt am ohnehin meist vorhandenen Steuerrechner betrieben werden können, wodurch sich die Anschaffungskosten für das Grundge- rät einsparen lassen. Zur Steuerung über PC wird einer der beiden USB-Adapter (NRP-Z3 oder NRP-Z4) sowie das zum Liefer umfang gehörende Software-Toolkit benötigt. Dieses bietet neben einer DLL (Dynamic Link Library) zur individuellen Nutzung der gesamten Messkopf- Funktionalität unter Windows auch den Power Viewer, einen virtuellen Leistungsmesser mit Basis-Messfunktionen für den PC-Arbeitsplatz (BILD 7). Universelles Grundgerät Für diejenigen Applikationen, die ein Grundgerät verlangen, bietet der R&S NRP alles, was man von einem modernen Leistungsmesser erwartet und noch viel mehr. Es ist so klein, leicht und robust wie kein anderes Gerät und kann mit dem optionalen Batterieteil mehrere Stunden ohne Netz auskommen. Eine fensterorientierte Menübedienung, Betriebsbereitschaft in Sekunden und ein hochauflösendes Grafik-Display machen das Arbeiten mit diesem Gerät zum Vergnügen. Je nach Anforderung kann es mit ein, zwei oder vier Messeingängen ausgerüstet werden, ein IEC- Bus-Anschluss ist serienmäßig. Die kürzeste Messzeit für eine Einzelmessung, von der Triggerung bis zur Ausgabe des Mess-Ergebnisses gerechnet, beträgt 4 ms, zum Messen sehr niederfrequent modulierter Signale wird nur eine Modulationsperiode benötigt. Die Entwicklung geht weiter Die neue Familie wird kontinuierlich ausgebaut, beginnend bei der Erweiterung des Frequenzbereichs. Messköpfe mit vorgeschalteten Leistungsdämpfungsgliedern werden ebenso erhältlich sein wie gleichspannungsgekoppelte thermische Messköpfe. Da der Einfluss des Grundgeräts entfällt, werden sie die genauesten kommerziell erhältlichen Leistungsreferenzen überhaupt sein. Die Darstellung der Leistung über der Zeit und die Fernsteuerung über USB- Schnittstelle und Ethernet (optional) werden die Funktionalität des Grundgeräts abrunden. Thomas Reichel Weitere Informationen und Datenblatt unter (Suchbegriff NRP) 16

17 ALLGEMEINE MESSTECHNIK Signalanalysatoren Signalanalysatoren R&S FSQ Bandbreite und Dynamik für künftige Systeme und Verfahren Der R&S FSQ trägt der Entwicklung zu Übertragungssystemen mit immer höheren Datenraten (z.b. Wireless LAN) und zu Mehr träger-sendeeinrichtungen Rechnung. Mit 28 MHz Analysebandbreite ist er für die kommenden Verfahren und Systeme bestens vorbereitet. Dabei geht er keinen Kompromiss bei der Dynamik ein, so dass er die Anforderungen aller Übertragungsstandards leicht BILD 1 Der neue R&S FSQ bietet beste Voraussetzungen für die Signalanalyse an breitbandigen Übertragungssystemen und von Multi-Carrier-Signalen /5 erfüllt. Mit ergänzbaren Firmware- Applikationen lässt er sich ohne Hardware-Erweiterungen je nach Bedarf zum Multi-Standard- und zum Multi- Carrier-Analysator erweitern. Solide weiterentwickelt Analog zu den Spektrum analysatoren der Familie R&S FSE [1] und den Signalanalysatoren der Familie R&S FSIQ [2] setzt Rohde&Schwarz diese erfolgreiche Modellpolitik mit den Spektrumanalysatoren R&S FSU [3] und den neuen Signalanalysatoren R&S FSQ fort. Der R&S FSQ (BILD 1) ist für drei verschiedene Frequenzbereiche verfügbar: R&S FSQ3 20 Hz bis 3,6 GHz R&S FSQ8 20 Hz bis 8 GHz R&S FSQ26 20 Hz bis 26,5 GHz Der analoge HF-Teil des Analysators entspricht sowohl im Aufbau als auch in den Eigenschaften im wesentlichen dem der FSU-Familie, wobei jedoch Maßnahmen getroffen sind, um Signale mit bis zu 28 MHz HF-Bandbreite auch vektoriell analysieren zu können. Wie der R&S FSU zeichnet auch er sich aus durch hohe Empfindlichkeit ( 155 dbm(1hz) bei 2 GHz), hohe Aussteuerfestigkeit (25 dbm Intercept-Punkt dritter Ordnung bei 2 GHz) und geringes Phasenrauschen speziell bei hohen Trägerabständen ( 160 dbc(1hz) in 10 MHz Abstand). Damit sind die besten Voraussetzungen geschaffen für die Signalanalyse an breitbandigen Übertragungssystemen und von Multi-Carrier-Signalen. Speziell die Messungen an Multi-Carrier-Signalen fordern eine extrem hohe Dynamik des Analysators. Weder das Eigenrauschen noch die Eigeninter- 17

18 ALLGEMEINE MESSTECHNIK Signalanalysatoren I-Speicher 16 Msample 20,4 MHz ZF-Filter 14 bit A D Equalizer/ Resampler cos NCO 20,4 MHz Resampler 0,5 1 Dezimierung Prozessor 300 / 500 khz 1 / 2 / 3 / 5 / 10 / 20 MHz wide f S = 80 MHz / 81,4 MHz sin Q-Speicher 16 Msample Sampling-Rate 10 khz 81,6 MHz Trigger BILD 2 Abtast- und digitales Mischkonzept des R&S FSQ. modulation oder das Phasenrauschen darf die Messung der Leistung in den nicht belegten Kanälen beeinflussen. Alle drei Größen schränken die Messdynamik ein. Die hohe Aussteuerfähigkeit und das geringe Eigenrauschen von 89 dbm in 4 MHz Bandbreite führen bei 4-Trägersignalen nach 3GPP-WCDMA zu einer Dynamik im Nachbarkanal von ca. 67 db. Dank des RMS-Detektors und einer internen Routine zur Kompensation des Eigenrauschens kann die Dynamik um bis zu 10 db auf ca. 77 db erhöht werden. Bei nur einem WCDMA-Träger sind damit sogar Pegelabstände im Nachbarkanal bis zu 84 db erreichbar (BILD 3). Damit erzielt der R&S FSQ auch bei WCDMA-Mehrträgersignalen die von vielen Anwendern für Einzelträger geforderte Mindestdynamik von 75 db im Nachbarkanal. Auch bei der Messung von Nebenaussendungen kommt die große Dynamik des Analysators zum Tragen. Der hohe 1-dB-Kompressionspunkt des Eingangsmischers (+13 dbm) erfordert nur ein Minimum an externem Filteraufwand sowohl bei Mobilfunkübertragungssystemen der zweiten als auch der dritten Generation [4]. So können abstimmbare Notch-Filter vollständig vermieden werden. Die einstellbare Anzahl von Messpunkten (bis zu pro Messkurve) erlaubt in Verbindung mit dem RMS-Detektor die Messung der Leistung auch über weite Frequenzberei- che in einem Sweep. Die Messzeit beanspruchende Unterteilung in mehrere Teil- Sweeps entfällt damit. Die Maximalpegel über einer definierbaren Schwelle sucht der Signalanalysator selbstständig, listet sie in einer Tabelle auf oder überträgt sie bei Fernsteuerung an den Steuerrechner. BILD 3 Messung der Nachbarkanalleistung an Multi-Carrier-WCDMA- Signalen mit Rauschkompensation. Ref -22 dbm -30 c13 c c12 1 RM * -60 CLRWR *Att 5 dbm c12 c11 c0 c11 *RBW 30 khz *VBW 300 khz *SWT 25 s 1 Center MHz MHz / Span MHz Tx Channel Bandwidth 3.84 MHz Power dbm Adjacent Channel Bandwidth 3.84 MHz Spacing 5 MHz Alternate Channel Bandwidth 3.84 MHz Spacing 10 MHz 2nd Alternate Channel Bandwidth 3.84 MHz Spacing 15 MHz Der wesentliche Unterschied der FSQ- Familie zur FSU-Familie liegt in der Signalauswertung. Der Chipsatz zur Mischung in das IQ-Basisband ist komplett neu entwickelt und bietet gegenüber dem R&S FSU wesentlich höhere Bandbreiten und Dynamik, mehr Rechenleistung und größere Speichertiefe. Der R&S FSQ digitalisiert die 20,4-MHz- Zwischenfrequenz zur Abmischung in das IQ-Basisband mit bis zu 81,4 MHz Abtastrate (BILD 2). Die Auflösung des A/D-Wandlers ist dabei 14 bit, die damit erzielbare äquivalente HF-Bandbreite ist 28 MHz. Zur optimalen Anpassung an das Mess-Signal ist die Abtastrate mit Hilfe eines digitalen Resamp- c0 cu1 cu1 cu2 Lower Upper Lower Upper Lower Upper Marker 1 [T1] dbm MHz cu2 cu3 cu db 0.34 db db 0.41 db db 0.45 db A NOR 18

19 lers im IQ-Basisband einstellbar. Dieser setzt in Echtzeit und ohne Dynamikverlust die Abtastrate des A/D-Wandlers in fast jede beliebige Abtast rate zwischen 10 khz und 81,4 MHz um. Damit entfallen die häufig verwendeten, zeitraubenden Signalverarbeitungsroutinen zur Anpassung der Abtastrate an die Symbolrate von digital modulierten Signalen. Vor allem bei den großen Aufzeichnungslängen mit bis zu 16 Millionen Abtastwerten für das Inphase- und Quadratursignal verringert sich die Messzeit dadurch erheblich. Die Amplituden- und Gruppenlaufzeitverzerrungen des analogen Empfangskanals entzerrt der R&S FSQ ebenfalls in Echtzeit mit einem komplexwertigen, digitalen Kompensationsfilter. Dazu verwendet er ein Referenzsignal, von dem Frequenzgang und Gruppenlaufzeit exakt bekannt sind. Auf Knopfdruck legt er das Referenzsignal am HF-Eingang an und berechnet ein entsprechendes Entzerrfilter, das er bei der Messung über den IQ- Datenstrom legt. Der resultierende Amplitudengang ist zum Beispiel kleiner als 0,2 db über mindestens 66% der eingestellten Auflösebandbreite (3 MHz bis 50 MHz) oder maximal 28 MHz. BILD 4 zeigt beispielhaft die gemessenen Amplituden-, Phasen und Gruppenlaufzeitverzerrungen bei 20 MHz Auflösebandbreite nach der Korrektur. Vor allem bei breitbandigen Übertragungsverfahren realisieren sowohl Sender als auch Empfänger in Betriebsgeräten die Mischung in das Basisband meist in Analogtechnik. Der R&S FSQ ist für die Analyse analoger IQ-Basissignale zur Nachrüstung mit analogen Basisbandeingängen vorbereitet. Anspruchsvolle Anwendungen Dimensionierung und Abgleich von Multi-Carrier-Verstärkern Endverstärker für OFDM- oder CDMA- Signale und Multi-Carrier-Verstärker sind häufig als Feed-Forward-Verstärker aufgebaut, um den Wirkungsgrad bei sehr hohen Anforderungen an die Unterdrückung der Leistung in den Nachbarkanälen zu erhöhen. Zum Abgleich der Verstärker ist die Amplituden- und die Phaseninformation der Übertragungsfunktion bei Beaufschlagung mit dem Betriebssignal notwendig. Diese Information gewinnt man in der Regel aus dem komplexen Basisbandsignal. Bei Messung am Ausgang eines Verstärkers stellt der R&S FSQ diese Daten mit hoher Bandbreite und Dynamik über die IEC- Bus- oder 100Base-T-LAN-Schnittstelle zur Verfügung. Die Aufzeichnungslänge und die Abtastrate des Signals ist dabei in weiten Grenzen konfigurierbar. Analyse von WCDMA-Signalen Mit der Applikations-Firmware R&S FS- K72 wird der R&S FSQ zum 3GPP-Signalanalysator für Basisstationssignale. Er führt alle Messungen gemäß dem 3GPP-Standard durch und bietet darüber hinaus auch noch wertvolle Analysen für tiefergehende Untersuchungen an WCDMA-Signalen [5]. Die Breitbandigkeit der IQ-Signalauswertung und die hohe Rechenleistung des Analysators ermöglichen dabei auch die Messung an Mehrträger- Sendesignalen. BILD 4 Amplituden-, Phasen- und Gruppenlaufzeitverzerrung der IQ- Daten am Beispiel des 20-MHz-Auflösefilters. BILD 5 Messung eines WCDMA-Trägers im Codebereich. ns Grad db Gruppenlaufzeitverzerrung Phasenverzerrung Amplitudenverzerrung Frequenz-Offset / MHz Ref 11.0 dbm Att 40 db 1 CLRWR Ref 11.0 dbm Att 40 db 1 CLRWR Code Power Relative CF 2.11 GHz CPICH Slot SR 30 ksps Chan Code 62 Chan Slot 0 Start Ch 0 64 Ch / Result Sumary SR 30 ksps CF 2.11 GHz CPICH Slot 0 Chan Code 62 Result Summary GLOBAL RESULTS Total Power dbm Chip Rate Error ppm IQ Offset 0.22 % Composite EVM 1.71 % CPICH Slot No 0 CHANNEL RESULTS Symbol Rate ksps Channel Code 62 No of Pilot Symb 8 Channel Power Rel db Symbol EVM 0.76 % rms Stop Ch 511 PRN EXT Carrier Freq Error mhz Trigger to Frame 1.02 ms IQ Imbalance 0.05 % Pk CDE (15.0 ksps) db rms No of Active Chan 36 Timing Offset 256 Chips Channel Slot No 14 Channel Power Abs dbm Symbol EVM 1.38 % PK A B 19

20 ALLGEMEINE MESSTECHNIK Signalanalysatoren Pegel / db Quadratur Pegel / dbm Inphase Frequenz / MHz Betrag des Fehlervektors Zeit / µs Nummer der Sub Carrier, Mitte = 5200 MHz BILD 6 Darstellung des Zeitverlaufs. BILD 7 Konstellationsdiagramm bei einer Übertragungsrate von 54 Mbit/s (64QAM). Rot: reales Signal, gelb: ideales Signal. BILD 8 Spektrum der Preamble. BILD 9 Betrag des Fehlervektors (EVM) für die einzelnen Träger des OFDM-Signals. Analyse von W-LAN-Signalen nach IEEE802.11a mit dem Signalanalysator R&S FSQ Wireless-LAN-Signale nach dem Standard IEEE802.11a sind für Übertragungsraten von 6 Mbit/s bis zu 54 Mbit/s ausgelegt. Die Übertragung erfolgt per OFDM-Verfahren im 20-MHz-Kanalraster, wobei 52 Träger im Abstand von 312,5 khz verwendet werden. Das Signal belegt damit eine Bandbreite, die von bisherigen HF-Spektrumanalysatoren nicht verarbeitet werden kann und damit Spezialgeräten vorbehalten ist. Speziell für die Analyse von Wireless- LAN-Signalen (IEEE a) steht zum R&S FSQ eine Windows -Software zur Verfügung, die zur Analyse des HF-Sendesignals dessen IQ-Daten verwendet. Sie misst für die verschiedenen Übertragungsraten alle wesentlichen Parameter des OFDM-Signals im Frequenz-, im Zeitund im Modulationsbereich: Spektrum über einen wählbaren Ausschnitt des HF-Signals, z.b. Preamble Amplitudenverteilung (CCDF) und Crest-Faktor Maske des Spektrums (Transmit Spectrum Mask) Frequenzfehler des HF-Signals und der Symbolfrequenz IQ-Offset und IQ-Imbalance Konstellationsdiagramm (BPSK, QPSK, 16QAM und 64QAM) Modulationsfehler (EVM) pro OFDM- Träger oder pro Symbol Amplitudengang des Spektrums (Spectrum Flatness) Bits der Payload-Symbole Die BILDER 6 bis 9 zeigen einige Messungen an einem IEEE802.11a-Signal mit der Übertragungsrate von 54 Mbit/s. Neues von Rohde&Schwarz 20 Heft 174 (2002/II)

21 Wenn zukünftig die Basisstationen mehrere WCDMA-HF-Träger bereits im Basisband aufbereiten und das eventuell sogar noch mit unterschiedlichen Übertragungsverfahren (2G und 3G gemischt) so stellt dies an Analysatoren neue Anforderungen, die nur mit breitbandiger Signalverarbeitung im Basisband zu lösen sind, wie dies beim R&S FSQ der Fall ist. Mit der Option R&S FS-K72 lassen sich mit dem Analysator zum Beispiel die Modulations eigenschaften eines WCDMA-Signals im Codebereich auch dann messen, wenn einer oder mehrere Nachbarträger vorhanden sind. Aufgrund seiner hohen Dynamik kann er einen Träger mit Hilfe digitaler Filterung ohne zusätzliche Amplituden- oder Phasenverzerrung selektieren und analysieren (BILD 5). Einen entscheidenden Beitrag zu der hohen Messgeschwindigkeit liefern dabei die Entzerrung des FSQ-HF-Kanals in Echtzeit und die digitale Umsetzung der Abtast rate per Hardware auf das Vierfache der Symbolrate von 3,84 MHz. So dauert die Analyse eines kompletten WCDMA-Frames nur 1,5 Sekunden. Analyse von W-LAN-Signalen Siehe Kasten links Allgemeine Anwendungen Für allgemeine Anwendungen im Labor oder in der Produktion bietet der R&S FSQ wie auch der R&S FSU eine Vielzahl von Funktionen, die das Messen wesentlich erleichtern oder helfen, Fehler zu vermeiden: Zwei unabhängige Messeinstellungen, die per Tastendruck schnell umschaltbar sind Split-Screen-Darstellung mit unabhängigen Messeinstellungen in beiden Fenstern 4 Marker oder Delta-Marker Marker für das Messen der Rauschleistungsdichte Marker für das Messen des Phasenrauschens von Oszillatoren Kurzdaten R&S FSQ Frequenzbereich 20 Hz 3,6 / 8 / 26,5 GHz Amplitudenmessbereich 155 dbm 30 dbm Amplitudendarstellbereich 1 db, 10 db 200 db in 10-dB-Schritten, linear Messunsicherheit des Pegels 0,3 db bis 3,6 GHz Auflösebandbreiten 1 Hz 30 khz FFT-Filter, in Schritten v. 1/2/3/5, 10 Hz 20 MHz in Schritten von 1/2/3/5 und 50 MHz, Kanalfilter (100 Hz 5 MHz) Detektoren Max Peak, Min Peak, Auto Peak, Sample, Average, RMS, Quasi-Peak Darstellung 21 cm (8,4 " Farb -TFT-LC-Display, SVGA-Auflösung Fernsteuerung IEC (SCPI ), RS-232, 100Base-T-LAN Automatische Intermodulationsmessung zur Bestimmung des Intercept- Punkts dritter Ordnung Frequenzzähler mit einer Auflösung von 0,1 Hz bei nur 50 ms Messzeit Leistungsmessung im Zeitbereich (Mean, RMS und Peak Power) Messung der Amplitudenverteilung (CCDF) und des Crest-Faktors Messung der belegten Bandbreite Frei definierbare Grenzwertlinien (absolut oder relativ) mit einstellbarer Reserve und Pass-/Fail-Auswertung Berücksichtigung von Korrekturfaktoren (Transducer) bei der Pegelmessung Schnelle Messung von Pegeln über frei definierbare Frequenzlisten im Fernsteuerbetrieb Ansteuerung von externen Generatoren zur Messung von Übertragungsfunktionen (Option FSP-B10) Hohe Messgeschwindigkeit Bereits der R&S FSU hat neue Maßstäbe für Spektrumanalysatoren bezüglich der Messgeschwindigkeit gesetzt. Der R&S FSQ übertrifft dies noch mit der leistungsfähigeren Hardware zur Signalverarbeitung und einem noch schnelleren Hauptprozessor. Im Fernsteuerbetrieb überträgt er zum Beispiel bei einem Darstellbereich von 10 MHz bis zu 50 Messkurven/s an den Steuerrechner. Bei Zero Span sind es sogar 75 Messkurven. Kompatibel zu FSE, FSP und FSU Die FSQ-Familie erweitert die Möglichkeiten für Messungen mit den R&S- Spektrumanalysatoren. Damit spielt die Kompatibilität vor allem bei der Fernsteuerung eine besondere Rolle. Die Investitionen in Testprogramme sind beim Übergang auf den R&S FSQ nicht verloren. Er ist zu den R&S-Geräten FSE bzw. FSIQ, zum FSP [6] und zum FSU weitgehend befehls-kompatibel, soweit die entsprechende Funktion in den anderen Geräten enthalten ist. Josef Wolf Weitere Informationen, Datenblätter und Applikationsschriften unter (Suchbegriff FSQ) LITERATUR [1] Spectrum Analyzer FSEM/FSEK Schnelle Spektralanalyse jetzt bis 40 GHz. Neues von Rohde&Schwarz (1996) Nr. 152, S [2] Signalanalysator FSIQ Bereit für alle Messungen an 3GPP-Basisstations-Sendern. Neues von Rohde&Schwarz (2001) Nr. 170, S [3] FSU26: siehe Seite 25 in diesem Heft. [4] Application Note 1EF45, Spurious Emission Measurement on 3GPP Base Station Transmitters. [5] Datenblatt WCDMA-3GPP-Applikations- Firmware R&S FS-K72. [6] Spektrumanalysator FSP: Mittelklasse mit High-End-Ambitionen. Neues von Rohde&Schwarz (2000) Nr. 166, S

22 ALLGEMEINE MESSTECHNIK Mikrowellen-Signalgeneratoren 43842/1 BILD 1 Mikrowellen-Signalgenerator R&S SMR60. Mikrowellen-Signalgeneratoren R&S SMR50 / SMR60 Multitalente bis 60 GHz Die Merkmale der neuen Mikrowellen- Signalgeneratoren R&S SMR50 / SMR60 überzeugen: hervorragende technische Daten zu einem attraktiven Preis, hohe Zuverlässigkeit, optional ausbaubar vom CW-Generator zum modulierbaren Signalgenerator und Synthesized Sweeper mit analogem Rampen-Sweep. Reichhaltige Grundausstattung Die bewährte Mikrowellen-Signalgeneratorenfamilie SMR [*] wurde um zwei neue Geräte erweitert: R&S SMR50 und R&S SMR60 (BILD 1). Beide Modelle haben eine untere Grenzfrequenz von 1 GHz und decken den Bereich bis 50 GHz (R&S SMR50) bzw. 60 GHz (R&S SMR60) ab. Die untere Grenzfrequenz kann per Option auf 10 MHz erweitert werden. Dank eines modernen Frequenzsynthese-Konzeptes mit einem Bruchteiler weisen beide Generatoren ein exzellentes Einseitenband-Phasenrauschen (BILD 2) und einen hohen Nebenwellenabstand auf. Hochwertige Filter im HF-Ausgang sorgen für eine hervorragende Unterdrückung der Harmonischen und Subharmonischen. Je höher die Arbeitsfrequenzen in Mikrowellen-Messaufbauten sind, desto wichtiger ist ein hoher Ausgangspegel der verwendeten Signalquelle, da praktisch bei allen passiven Komponenten des Messaufbaus die Dämpfung mit steigender Frequenz zunimmt. BILD 3 zeigt den typischen Verlauf des maximal verfügbaren Ausgangspegels eines R&S SMR50 oder R&S SMR60 über der Frequenz bei Ausrüstung mit der optionalen HF-Eichleitung. Mit Hilfe dieser Option beträgt der kleinste einstellbare Ausgangspegel 110 dbm, was oft für Messungen an Empfängern erforderlich ist. Ohne die Option kann ein kleinster Pegel von 20 dbm eingestellt werden. Dafür ist dann die maximal verfügbare Ausgangsleistung bei 60 GHz um bis zu 4 db größer (um bis zu 3 db bei 50 GHz). In jedem Fall ist jedoch ein stabiler Ausgangspegel dank der präzisen, frequenzgang-korrigierten Pegelregelung gewährleistet. R&S SMR50 und R&S SMR60 verfügen wie alle anderen SMR-Modelle auch schon in der Grundausstattung über einen leistungsfähigen digitalen 22

23 Step Sweep und über ein Interface zum Anschluss eines Spektrum analysators R&S FSP oder R&S FSU. Über diese Verbindung können die Frequenz-Sweeps des SMR und des Spektrumanalysators exakt aufeinander synchronisiert werden. Die Geräte bilden so ein Mitlauf-System für die skalare Netzwerkanalyse, das bezüglich Sweep-Geschwindigkeit und Dynamik-Umfang keine Wünsche offen lässt. BILD 4 zeigt den prinzipiellen Messaufbau zur Bestimmung der Transmission (Betrag von S 21 ) eines Vierpols. Die Kombination aus SMR und FSP oder FSU erlaubt auch Messungen an frequenzumsetzenden Vierpolen wie Mischern, Frequenzvervielfachern oder -teilern, da die Frequenz-Sweeps beider Geräte entsprechend versetzt eingestellt werden können. Die Bedienung der Gerätekombination ist kinderleicht und erfolgt ausschließlich über den Spektrumanalysator. Von allen Modulationsarten hat die Pulsmodulation nach wie vor die größte Bedeutung im Mikrowellenbereich. Deshalb sind bereits die Grundmodelle R&S SMR50 und R&S SMR60 mit einem hochwertigen Pulsmodulator ausgestattet. Damit lassen sich alle wichtigen Messungen an Radargeräten durchführen. Einseitenband-Phasenrauschen / dbc (1 Hz) BILD 2 Ausgangspegel / dbm BILD 3 40,0 50,0 60,0 70,0 80,0 90,0 100,0 110,0 120,0 130,0 140, Hz 100 Hz 1kHz 10 khz 100 khz 1MHz Einseitenband-Phasenrauschen bei 10 GHz. Typischer maximaler Ausgangspegel über der Frequenz (mit Option HF-Eichleitung). Frequenz Frequenz / GHz Flexibel optionierbar Mit dem zusätzlichen optionalen Pulsgenerator können Einzel- und Doppelpulse generiert werden. Der Pulsgenerator kann automatisch ablaufend, extern getriggert oder im externen Gate-Modus betrieben werden. AUX REF IEC-Bus AUX CONTROL REF IEC2 Mit der Option AM/FM/Scan-Modulator SMR-B5 lassen sich R&S SMR50 R&S SMR60 und R&S SMR60 zu modulierbaren Signalgeneratoren ausbauen. Die SCAN- (z. B. HF Messobjekt Modulation (logarithmische AM) wird Bandpassfilter) hauptsächlich zur Simulation einer rotierenden Radar-Antenne verwendet. BILD 4 Transmissionsmessung mit R&S SMR60 und Spektrumanalysator R&S FSP. R&S FSP mit Option FSP-B10 23

24 Instrument family with four models SMR20 (10 MHz to 20 GHz) SMR27 (10 MHz to 27 GHz) SMR30 (10 MHz to 30 GHz) SMR40 (10 MHz to 40 GHz) High-performance, cost-effective and reliable up to 40 GHz Standard version: Optional pulse generator for radar CW generator with pulse modulation and EMC applications and digital frequency sweep Optional IF input for upconversion of Easily upgradeable to AM/FM signal digitally modulated IF signals generator and synthesized sweep Compact, lightweight, user-friendly: generator with analog ramp sweep ideal in the lab and for field applications thanks to flexible options concept 3-year calibration cycle ALLGEMEINE MESSTECHNIK Mikrowellen-Signalgeneratoren R&S SMR60 mit Option Analoger Frequenz-Rampen- Sweep BILD 5 X-Axis Z-Axis HF PULSE Messobjekt (z.b. Bandpassfilter) IEC-Bus Transmissionsmessung mit dem R&S SMR60 und einem skalaren Netzwerkanalysator. Die Option enthält neben den Modulationseinrichtungen einen hochwertigen LF-Generator mit einem Frequenzbereich von 0,1 Hz bis 10 MHz. Mit dieser Option können die Generatoren Signale von 0,1 Hz bis 60 GHz erzeugen. Die Option Analoger Rampen-Sweep erweitert die Mikrowellengeneratoren aus der Familie R&S SMR um eine Funktion, die dem analogen Frequenz-Sweep traditioneller Wobbelgeneratoren entspricht. Damit lassen sich problemlos zehn komplette Sweep-Durchläufe pro Sekunde erreichen, wie sie zum Betrieb mit klassischen skalaren Netzwerkanalysatoren erforderlich sind. In den höheren Mikrowellen-Bereichen kommen solche Modulator Drive Messkopf SWEEP IN POS Z Skalarer Netzwerkanalysator IEC2 Netzwerkanalysatoren mit Diodenmessköpfen noch in großer Zahl zum Einsatz, da sie eine kostengünstige Alternative zu vektoriellen Netzwerkanalysatoren oder Systemen mit Mitlaufempfängern sind. Aufgrund der Breitbandigkeit der Diodenmessköpfe werden allerdings strenge Anforderungen an die Harmonischen-, Subharmonischen- und Nebenwellenabstände der verwendeten Synthesized Sweeper gestellt, um die Messfehler in Grenzen zu halten. Diese Anforderungen erfüllen R&S SMR50, R&S SMR60 und alle anderen Mitglieder der SMR-Familie bestens. BILD 5 zeigt den Messaufbau zur Transmissionsmessung (S 21 ) an einem Vier- pol. Während bei der Gerätekombination R&S SMR/Spektrumanalysator in BILD 4 der Generator vom Spektrumanalysator gesteuert wird, ist es hier umgekehrt. Alle wichtigen Parameter wie Start- und Stoppfrequenz, Frequenzmarken, Sweep-Zeit und HF-Pegel werden nun am Generator eingestellt, wobei dieser zunächst nach jeder neuen Geräteeinstellung sowohl die Start- als auch die Stoppfrequenz an den skalaren Netzwerkanalysator übermittelt. Dieser zeigt die Werte dann an seinem Display an. Anschließend übernimmt der Generator die Steue rung des gesamten Sweep- Ablaufs. Die Aufgaben des Analysators bleiben auf das Messen und Anzeigen beschränkt. Üblicherweise können skalare Netzwerkanalysatoren im DC- oder AC-Modus betrieben werden. Im DC- Modus ist die maximale Empfindlichkeit je nach verwendetem Messkopf auf ca. 55 dbm beschränkt. Im AC-Modus ist mit einer um 3 db bis 4 db besseren Empfindlichkeit zu rechnen. In BILD 5 ist der AC-Modus dargestellt. Bei Betrieb im DC-Modus kann die Verbindungsleitung zwischen dem PULSE-Eingang des Generators und dem Modulator-Drive- Ausgang des skalaren Netzwerkanalysators entfallen. Wilhelm Kraemer Kurzdaten R&S SMR50 / SMR60 Frequenzbereich R&S SMR50 / SMR60 10 MHz 50 / 10 MHz 60 GHz Auflösung 1 khz (0,1 Hz mit Option SMR-B3) Harmonische 0,03 GHz / >0,03 GHz 20 GHz / >20 GHz < 50 dbc / < 55 dbc / < 40 dbc Subharmonische 20 GHz / >20 GHz < 65 dbc / < 30 dbc Nebenwellen 20 GHz / >20 GHz 40 GHz / >40 GHz < 60 dbc / < 54 dbc / < 52 dbc Einseitenband-Phasenrauschen (bei 10 GHz, Abstand 10 khz) < 83 dbc Pegel R&S SMR50 (bei 50 GHz) >+3 dbm (ohne Option SMR-B18) R&S SMR60 (bei 60 GHz) >0 dbm (ohne Option SMR-B18) AM / FM / SCAN AM mit Option SMR-B5 Pulsmodulation Ein/Aus-Verhältnis >80 db Min. Pulsbreite 25 ns (ALC aus) / 500 ns (ALC ein) LF-Generator (Option SMR-B5) 0,1 Hz 10 MHz, Sinus, Rechteck Pulsgenerator (Option SMR-B14) 100 ns 85 s Digitaler Frequenz-Sweep / Pegel-Sweep 10 ms / 1 ms pro Schritt 5 s pro Schritt Analoger Frequenz-Rampen-Sweep (Option SMR-B4) Sweep-Zeit 10 ms 100 s Weitere Informationen und Datenblatt unter (Suchbegriff SMR) Microwave Signal Generator SMR Datenblatt R&S SMR LITERATUR [*] Mikrowellen-Signalgenerator SMR: 40 GHz per Klick-Trick. Neues von Rohde& Schwarz (1999) Nr. 162, S

25 ALLGEMEINE MESSTECHNIK Spektrumanalysatoren 43853/4 BILD 1 Neu in der Gerätefamilie: Der Mikrowellen-Spektrumanalysator R&S FSU26. Der neue Analysator (BILD 1) erweitert die Geräte familie R&S FSU. Höchste Dynamik, Empfindlichkeit Spektrumanalysator R&S FSU26 Hervorragende Dynamik bis 26 GHz bei geringer Messunsicherheit und einzigartige Messfunktionen wie Fast ACP im Zeitbereich oder Kanalfilter stehen damit auch für Anwendungen im Mikrowellenbereich zur Verfügung. Eine zusätzliche Aufwertung und eine Verbesserung der Dynamik für ACP-Messungen erfährt diese Gerätefamilie durch neue Funktionen, die mittels Firmware-Update auch in bereits gelieferte Geräte nachgerüstet werden können. Spitzen-Eigenschaften bis in den Mikrowellenbereich Der Spektrumanalysator R&S FSU26 basiert auf den bewährten 3-GHz- und 8-GHz-Modellen der FSU-Familie und bietet die gleichen hochwertigen technischen Eigenschaften sowie identische Bedienung und Messfunktionen [1]. Grundwellenmischung im gesamten Frequenzbereich bis 26 GHz garantiert eine sehr gute Empfindlichkeit bis zur höchsten Eingangsfrequenz (BILD 2). Damit erfüllt er eine wesentliche Voraussetzung für eine hohe Dynamik und ermöglicht das Messen sehr kleiner Signale (z.b. von Ober- und Nebenwellen) mit ausreichendem Signal/Rausch-Abstand und damit einhergehend geringer Messunsicherheit. Die Messunsicherheit im oberen Mikrowellenbereich wird wesentlich vom Frequenzgang des YIG-Filters bestimmt. Hier sorgt die patentierte Frequenzgangkorrektur für einen Frequenzgang von <2 db bis 22 GHz und <2,5 db bis 26 GHz, ohne das üblicherweise notwendige Peaking. Oftmals genauso wichtig ist aber die Wiederholbarkeit und Stabilität der Mess-Ergebnisse, insbesondere beim Einsatz in der Produktion. Diese werden nicht nur vom Frequenzgang alleine, sondern vor allem auch von der Stabilität der lokalen Oszillatoren und des YIG- Filters bestimmt. Der R&S FSU26 mit seinem vollsynchronen Sweep und der internen Kalibrierung der Abstimmkennlinie des YIG-Filters setzt auch hier Maßstäbe. 25

26 ALLGEMEINE MESSTECHNIK Spektrumanalysatoren 1 SA View 1 RM * View Hauptanwendungsgebiete für den R&S FSU26 sind Messungen an Richtfunk-, Satellitenfunk- oder Radarsystemen. Große Auflösebandbreiten von bis zu 50 MHz und besondere Triggerfunktionen wie IF-POWER-Trigger, einstellbarer TRIGGER OFFSET einschließlich Pretrigger sowie GATED TRIGGER unterstützen Messungen an gepulsten Signalen wie z.b. Radar. Hochgenaue Leistungsund Kanal leistungsmessungen sowie Ref -40 dbm Ref -19dBm c c12 Tx Channel Bandwidth c11 *Att 0 dbm *Att 5 dbm c11 c MHz Adjacent Channel Bandwidth 3.84 MHz Spacing 5 MHz Alternate Channel Bandwidth 3.84 MHz Spacing 10 MHz *RBW 30 khz *VBW 300 khz *SWT 10 s c0 *RBW 1 MHz *VBW 3 MHz *SWT 155 ms Center GHz 2.65 GHz/ Span 26.5 GHz cu1 cu1 cu2 cu2 NOR Center 160 MHz 2.55 MHz Span 25.5 MHz PRN W-CDMA 3GPP FWD Power dbm Lower Upper Lower Upper C/N 0 - bzw C/N-Messungen, wie sie für Richtfunk und Satellitenfunk typisch sind, führt der R&S FSU26 mit den eingebauten Messroutinen und dem standardmäßigen RMS-Detektor auf schnelle und einfach zu bedienende Weise durch. Ein weiteres bedeutendes Einsatzgebiet ist die Messung von Störaussendungen drahtloser Mobilkommunikationssysteme bis 12,75 GHz. Speziell db db db db * A PRN A BILD 2 Eigenrauschen des R&S FSU26 über den gesamten Frequenzbereich, gemessen mit 1 MHz Bandbreite. BILD 3 Mittels Noise Correction erzielt der R&S FSU bei der 3GPP-ACLR- Messung eine Dynamik von 84 db. Der Nachweis dieser hohen Dynamik gelingt allerdings nur, wenn das Sendesignal mittels Bandpässen gefiltert wurde. für die Messung von Spurious Emissions an Basisstationen nach dem GSM- Standard wurde der Analysator opimiert: Er überzeugt dabei mit sehr gutem Phasenrausch abstand von bis zu 160 dbc/hz bei relativ großen Trägerabständen von 10 MHz sowie mit dem hohen 1-dB-Kompres sionspunkt von +13 dbm. Dadurch erübrigen sich aufwändige Messaufbauten mit abstimmbaren, bandspezifischen und teuren Notch-Filtern. In Verbindung mit den Applikations-Firmware-Paketen für GSM (FS-K5) und 3GPP/FDD (FS-K72) ist der R&S FSU 26 somit der optimale Analysator für Basisstationstests, die Spurious- Emissions-Messungen bis 12,75 GHz einschließen. Neue Funktionen in der Firmware-Version 1.42 Eine wichtige Messung innerhalb des 3GPP-Standards ist die Ermittlung der Nachbarkanalleistung ACP (in den 3G- Vorschriften als ACLR, Adjacent Channel Leakage Ratio bezeichnet). Dabei gehen die Anforderungen bei Messungen z.b. an Multi-Carrier-Verstärkern oder D/A- Konvertern weit über die Vorschriften des Standards und oftmals über die Grenzen heutiger Messgeräte hinaus. Eine höhere Dynamik bei der ACP-Messung bedeutet hier vereinfachte Messaufbauten und vor allem eine wesentlich geringere Messunsicherheit. Die neue Funktion Noise Correction verbessert den Dynamikbereich des R&S FSU bei ACP-Messungen von 77 db auf bis zu 84 db (BILD 3). Dies bietet den Vorteil, dass ein ACLR-Wert von 74 db mit einem zusätzlichen Fehler von lediglich <0,5 db verursacht durch die Eigengrenze des Messgerätes exakt bestimmt werden kann. Bei diesem Verfahren wird mittels RMS-Detektor das geräteeigene Rauschen sehr genau ermittelt und anschließend in einem zweiten Schritt kompensiert. Neues von Rohde&Schwarz 26 Heft 174 (2002/II)

27 The new high-end spectrum analyzer with unmatched performance Features Speed Unmatched performance Versatile resolution filters Fast ACP test routine in time domain Unmatched dynamic range Gaussian, FFT, channel, RRC User-configurable list for fast measurements at frequencies of interest 1 db compression +13 dbm TOI typ. +25 dbm Comprehensive test routines TOI, OBW, CCDF Up to 60 measurements/s in time Phase noise Channel power, ACPR domain via IEC/IEEE bus typ. 123 dbc/hz at 10 khz offset ACPR in time domain (including trace data transfer) typ. 160 dbc/hz at 10 MHz offset Full choice of detectors Excellent display linearity <0.1 db Auto Peak, Max Peak, Min Peak, 84 db ACLR/3GPP with noise correction Sample, RMS, Average, Quasi Peak Optional electronic attenuator GSM/EDGE Code domain power for 3GPP Product: Spectrum Analyzer FSU This application note provides information about the spurious emission measurement on 3 GPP base station transmitters. The basic requirements and the limiting factors of a spectrum analyzer are explained in detail. Dynamic range calculations with measurement examples show the practical realisation of spurious emission measurements. Subject to change Kay-Uwe Sander / Josef Wolf 01/2002-1EF45_0E Bei optimal eingestelltem Mischerpegel wird die Messgrenze zu gleichen Teilen vom Eigenrauschen und intermodulationsbedingtem Spectral Regrowth bestimmt. Eine reine Rauschkorrektur würde also bestenfalls eine Verbesserung um 3 db ergeben. Deshalb wird beim R&S FSU automatisch die HF- Dämpfung um 5 db erhöht, wodurch der Spectral-Regrowth-Anteil um 15 db sinkt und die Kompensation der Eigenrauschens eine Verbesserung um 7 db erbringen kann. Weitere neue Funktionen machen die Messung der Spurious Emissions einfacher und schneller: Durch eine Erhöhung der Anzahl der TRACE-Punkte auf bis zu kann der R&S FSU bei einem 20-fach größeren Span mit RMS-Detektor und gleichen Auflösebandbreiten als bisher in einem Durchlauf messen [2]. Die Marker-Funktion PEAK LIST sucht danach alle Peaks innerhalb eines einstellbaren Frequenzbereichs (maximal 100) und oberhalb einer einstellbaren Grenzwertlinie und gibt das Ergebnis in Tabellenform aus. Zusätzlich stehen nun auch Transducer-Faktoren zu Korrektur der frequenzabhängigen Einfügungsdämpfung von Messaufbauten oder des Frequenzgangs von Antennen zur Verfügung. Das Firmware-Update kann direkt von der R&S-Web-Site bezogen werden. Herbert Schmitt Weitere Informationen, Datenblatt und Applikation unter (Suchbegriff FSU oder 1EF45) Spectrum Analyzer R&S FSU Datenblatt R&S FSU Spurious Emission Measurement on 3GPP Base Station Transmitters Application Note Kurzdaten R&S FSU26 Frequenzbereich 20 Hz 26,5 GHz Eigenrauschanzeige 2 / 26 GHz 146 dbm / 138 dbm (gemessen bei 10 Hz Bandbreite) Auflösebandbreiten 10 Hz 50 MHz in Schritten von 1 / 2 / 3 / 5, 1 Hz bis 30 khz mittels FFT-Filtern Kanalfilter 100 Hz bis 5 MHz Gesamt-Amplituden-Messunsicherheit <0,3 db bis 3,6 GHz, <3 db bei 26 GHz Applikation 1EF45 LITERATUR [1] Spektrumanalysator FSU Beste HF- Werte: High-End-Analysatoren der dritten Generation. Neues von Rohde&Schwarz (2001) Nr.171, S [2] Applikation 1EF45 (R&S-Web-Site). CD-ROM-TIPP Katalog Sound & TV Broadcasting 27 R&S-Produktspektrum Rundfunk und Fernsehen auf CD-ROM Ab sofort ist die neue Katalog-CD Sound & TV-Broadcasting 2002/2003 erhältlich. Schwerpunktthema ist das digitale Fernsehen DVB hier bietet Rohde&Schwarz von der Erzeugung über die Übertragung bis zur Analyse digitaler Rundfunksignale eine lückenlose Produktpalette. Auf der CD sind jetzt auch Datenblätter hinterlegt, dem Benutzer steht somit übersichtlich das vollständige Produktspektrum an Fernseh- und Videotechnik aus dem Hause Rohde&Schwarz zur Verfügung. Die Katalog-CD ist kostenlos bei jeder R&S-Vertretung unter der Bestellnummer PD erhältlich. Gerhard Krätschmer

28 ALLGEMEINE MESSTECHNIK Spektrumanalysatoren Spektrumanalysatoren R3172 / R3182 von Advantest Analyse breitbandiger FMCW-Signale auf Knopfdruck 43876/2 BILD 1 Spektrumanalysator R3182 von Advantest (9 khz bis 40 GHz). Neben den klassischen gepulsten Radarsignalen haben sich in den vergangenen Jahren zur Abstandsmessung FMCW-Signale durchgesetzt. Advantest hat für diese spezielle und neue Messaufgabe die Option FM-Demodulation für die Spektrumanalysatoren R3172 und R3182 (BILD 1) entwickelt, mit der diese Signale demoduliert und auf ihre Hubund Linearitäts eigenschaften hin überprüft werden können. Eine neue Messaufgabe: FMCW-Signale Die klassische Abstandsmessung basiert auf dem zeitverzögerten Empfang gepulster Signale. Aus der Laufzeit der Pulse vom Sender über das reflektierende Objekt hin zum Empfänger wird der Abstand ermittelt. Im Gegensatz dazu liegen FMCW-Signale (Frequency Modulated Continous Wave) kontinuierlich an, die Trägerfrequenz wird jedoch in linearen Rampen breitbandig moduliert. Anhand der unterschiedlichen Frequenzen von Sende- und Empfangssignal lässt sich der Abstand zum reflektierenden Objekt ermitteln (Kasten Seite 30). Dieses Verfahren zur Abstands- und Geschwindigkeitsbestimmung findet häufig Anwendung im Fernradarbereich mit einer Trägerfrequenz von 76 GHz bis 77 GHz und wird z.b. in der Automobilindustrie für die ACC (Adaptive Cruise Control) oder auch im militärischen Bereich verwendet. Die Abstandsauflösung bei diesem neuen Verfahren hängt vom Frequenzhub des Radarsignals ab, wie sie analog dazu bei den Pulsradarsignalen von der Bandbreite abhängt. Aus diesem Grund wird eine breitbandige Modulation des Trägers durchgeführt, der Modulationshub beträgt typisch bis zu 250 MHz. Die beiden Mikrowellenanalysatoren R3172 und R3182 von Advantest sind in der Lage, Signale mit einem Frequenzhub bis zu 500 MHz Peak-to-Peak zu demodulieren und als Frequenz über der Zeit auf dem Bildschirm darzustellen. Per Knopfdruck ist eine Analyse der Rampenstruktur und des Hubes durchführbar. Damit werden die wichtigsten Parameter des Signals in kürzester Zeit cha- 28

29 rakterisiert, was neben der bequemen Durchführung zu einer nicht unerheblichen Zeitersparnis führt, zumal es Messlösungen in dieser Form bisher nicht gegeben hat. BILD 2 Messung des Hubs an einem FMCW- Radarsignal. Zudem garantiert der schnelle IEC-Bus der Geräte zusätzlich eine kurze Messzeit, was insbesondere bei Anwendungen in der Produktion von großem Vorteil ist. Externe Mischer bis 110 GHz Für Messungen im Bereich zwischen 76 GHz bis 77 GHz werden externe Mischer benötigt, die den Frequenzbereich der Analysatoren erweitern. Advantest hat speziell auf die Geräte R3172 / R3182 abgestimmte Zwei- Dioden-Mischer entwickelt, die eine niedrige Umsetzdämpfung aufweisen. Diese steigern im Vergleich zu konventionellen Ein-Dioden-Mischern die Messempfindlichkeit erheblich. Um das Eingeben der frequenzabhängigen Umsetzdämpfungswerte in den Analysator zu vereinfachen, werden diese zum Einlesen auf Diskette mitgeliefert. Außerdem verfügen die Analysatoren über einen Software-Preselector, mit dem unerwünschte Spiegelfrequenzen unterdrückt werden. Somit ist eine eindeutige Erkennung des Eingangssignals möglich. Linearitäts- und Hubmessung Zwei wichtige Parameter zum Charakterisieren der Rampeneigenschaften sind der Hub und die Linearität. Die Analysatoren stellen sofort nach der Demodulation des Signals im Menü die Möglichkeit zur Hub- und Linearitätsmessung zur Verfügung. Bei der Hub-Messung setzt die Software automatisch zwei Marker, mit denen der Abstand der positiven und negativen Spitze zur Trägerfrequenz, der mittlere Hub und die Wiederholfrequenz gemessen werden (BILD 2). BILD 3 Linearitätsmessung mit Messfenster und Referenzlinie bei einer vertikalen Skalierung von 50 MHz/div. BILD 4 Höhere Auflösung der Linearitätsfehleranzeige durch Verringerung der vertikalen Skalierung auf 500 khz/div. 29

30 ALLGEMEINE MESSTECHNIK Spektrumanalysatoren Das FMCW-Verfahren im Detail Das Trägersignal des Radarsensors wird in linearen Rampen frequenzmoduliert (BILD 5), der Sensor empfängt und sendet zur gleichen Zeit. Die Differenzfrequenz F zwischen gesendetem und empfangenem Signal (z.b. zwischen zwei Fahrzeugen) ist proportional zum Zeitunterschied beider Signale und wird im Sensor durch Mischung erzeugt. Der Zeitunterschied beider Signale ist wiederum proportional zum Abstand zwischen Sender und reflektierendem Objekt. Somit kann aus dem Frequenzunterschied F der Abstand zweier Objekte mit hoher Genauigkeit bestimmt werden, wobei die Auflösung von der Bandbreite (Hub) des Rampensignals abhängt [*]. Zusätzlich wird zur Bestimmung der relativen Geschwindigkeit des reflektierenden Objektes, beispielsweise eines vorauseilenden Fahrzeuges, die sogenannte Dopplerverschiebung genutzt, eine Frequenzverschiebung zweier sich relativ zuein- ander bewegenden Objekte. Beim FMCW-Verfahren werden also Abstand und Geschwindigkeit unabhängig voneinander bestimmt. Frequenz BILD 5 Sender Differenzfrequenz F Empfänger Zeitverzögerung τ Signalverlauf beim FMCW-Radar. Zeit Die Linearität der Frequenzrampe ist eines der wichtigsten Parameter von FMCW-Radarsignalen, denn davon hängt die Messgenauigkeit ab. Für die Linearitätsmessung kann ein Messfenster und eine gerade Referenzlinie über das betroffene Segment gelegt werden. Anschließend messen zwei Marker die maximale und minimale Frequenzdifferenz zwischen Signalabschnitt und Referenzlinie (BILD 3). Auf dieser Weise kann der Anwender auf sehr komfortable Weise den Linearitätsfehler des Rampensignals bestimmen. Durch Reduzieren der vertikalen Skalierung lässt sich die Genauigkeit der Linearitätsanzeige erhöhen (BILD 4). Der typische Linearitätsfehler der FM-Demodulation bei den Analysatoren liegt bei nur 0,2% der Skalierung, womit exakte Messergebnisse gewährleistet sind. Mit der Option µs Sweep-Zeit im Zeitbereich lassen sich sogar FMCW- Signale mit einer sehr kurzen Rampenperiode darstellen. Fazit Dank des integrierten FM-Demodulators können mit den Advantest-Spektrumanalysatoren R3172 / R3182 breitbandige FMCW-Radarsignale im Hinblick auf Hub und Linearitätseigenschaften analysiert werden, und das alles per Knopfdruck. Besonders im Produktionseinsatz wird viel Zeit gespart, weil bisher die Messung der Linearität zeitintensiv durch diskrete Frequenzauswertung durchgeführt werden musste. Mit den neuen externen Mischern werden die Frequenzbereiche bis 110 GHz, in denen sich die Radarfrequenzen sowohl für die ACC in der Automobilindustrie als auch für Anwendungen im militärischen Bereich befinden, mit hoher Empfindlichkeit abgedeckt. Somit bietet Advantest eine kostengünstige und komplette Messlösung zur Analyse von FMCW-Radarsignalen. Patricio Dueñas Weitere Informationen und Datenblatt unter (Suchbegriffe R3172 oder R3182) Datenblatt zu den Analysatoren R3172 und R3182 LITERATUR [*] Design and Development Process of Present ACC-Systems, Hermann Olbrich, Klaus Winter, Bernhard Lucas, Thomas Beez, Hermann Mayer (Robert Bosch GmbH). 30

31 RUNDFUNKTECHNIK Analysatoren MPEG2/ATM Test Set R&S DVATM Messungen an MPEG2- und ATM- Signalen über alle Layer hinweg Die Nutzung neuer Übertragungswege für MPEG2 fordert auch neue, intelligente Messkonzepte im Bereich Broadcast und bei Betreibern von Telekommunikationsnetzen. Das neue Test Set R&S DVATM (BILD 1) stellt Schnittstellen für alle beteiligten Layer sowie Testsignale und Analysefunktionen bereit. Als weltweit erstes Gerät verarbeitet es gleichermaßen 43825/6 MPEG2- und ATM-Signale. BILD 1 Das R&S DVATM ein Multi-Standard-Messgerät mit Schnittstellen für alle Layer. Wichtige Abkürzungen AAL ATM Adaptation Layer ATM Asynchronous Transfer Mode CIAT Cell Inter Arrival Time CDV Cell Delay Variation CTD Cell Transfer Delay DS3 Digital Signal 3: 44,736 Mbit/s (USA) E3 Electrical Interface Signal 3: 34,368 Mbit/s (Europa) NMOC Network Management Operation Center OAM Operation, Administration and Management PDH Plesiochronous Digital Hierarchy PLCP Physical Layer Convergence Protocol SDH Synchronous Digital Hierarchy SDI Serial Digital Interface SONET Synchronous Optical Network VCI Virtual Channel Identifier VPI Virtual Path Identifier Broadcast-Übertragungsqualität muss gesichert sein Mit der Digitalisierung der Broadcast- Welt kam MPEG2 ein mit Komprimierung arbeitendes Übertragungsverfahren, das sich im Bereich Broadcast mehr und mehr durchsetzt. Für das Übertragen und Zuführen der Signale in Echtzeit und mit entsprechender Qualität werden aber zunehmend auch die Dienste der Betreiber von Telekommunikationsnetzen in Anspruch genommen. Damit wachsen zwei bisher völlig voneinander getrennte Welten zusammen. Bei der Übertragung von Broadcast-Content in Telekommunikationsnetzwerken müssen die Signale unterschiedlichste Netzstrukturen und Netzwerkelemente bei verschiedenster Netzauslastung unbeschadet durchlaufen [1]. Betreiber und Anbieter von Telekommunikationsnetzen mit Broadcast-Applikationen stehen ihrerseits vor der Aufgabe, die vertraglich zugesicherte Übertragungsqualität garantieren zu müssen. Diese Qualität im Vorfeld einer Installation und bei der Bereitstellung auszutesten und während der Übertragung zu überwachen war bisher nur mit einer Vielzahl unterschiedlicher Messgeräte möglich. Die neue Komplettlösung von Rohde& Schwarz, das MPEG2/ATM Test Set R&S DVATM, vereinfacht diese Aufgabe erheblich. Speziell für den Anwenderkreis konzipiert, der MPEG2-Signale über ATM-Netze überträgt, verarbeitet es als weltweit erstes Gerät gleichermaßen MPEG2- und ATM-Signale. 31

32 RUNDFUNKTECHNIK Analysatoren Lückenloser Einsatz in allen Layern Das Test Set R&S DVATM ist ein Multistandard-Messgerät, das dem Anwender dank der vielfältigen integrierten Schnittstellen an jedem Punkt der Übertragungsstrecke den messtechnischen Zugriff auf die übertragenen Signale, deren Analyse sowie das Einspeisen von Testsignalen ermöglicht (BILD 2). Das Test Set hilft dabei, fehlerhafte Netzwerkelemente schnell und zielgerichtet zu erkennen. Es analysiert die Auswirkungen auf das übertragene Broadcast-Signal und stellt sie übersichtlich dar. Sein universelles Messkonzept ermöglicht Analysen von der Applikationsebene (MPEG2) über ATM bis zum physikalischen Transport-Layer mit SDH und PDH. Dabei bietet es dem Anwender alle für diese Aufgabe messtechnisch erforderlichen Schichten an und analysiert gezielt eine Verbindung eines bestimmten Übertragungskanals (VPI/ VCI). Hierzu stehen zwei unabhängig nutzbare ATM-Ports auf der Netzwerkseite zur Verfügung. Die beiden Interfaces stellen bei entsprechender Bestückung bis zu sechs verschiedene Standards bereit. Die Auswahl und Konfiguration geschieht per Software. Die Analysefunktion der ATM-Ports erkennt bei allen Standards SDH, SONET, E3-(PLCP), DS3-(PLCP) die Alarme und Defekte und stellt sie als Events, Fehlerlisten oder grafisch dar. Das neue Messgerät bietet mit dem Network Statistik Report eine Scan-Funktion für die ATM-Ports zum Identifizieren und Auflisten aktiver ATM-Verbindungen mit deren spezifischen Parametern. Damit erhält der Anwender schnell eine eindeutige Übersicht über die Belegung und Aktivitäten innerhalb des Netzwer- BILD 2 Blockschaltbild des R&S DVATM. Ethernet IDE- Festplatte Frontplatten- Anzeige CPU CD-RW DVD-RW Lokale Steuerung SCSI- Festplatte 1 SCSI- Festplatte 2 SDI TS AS TS SPI SMPTE310 SDI- / MPEG2- Eingänge SDI, MPEG2 Recorder / Player SDI, MPEG2 SDI- u. MPEG2- Ausgänge SDI TS ASI TS ASI TS SMPTE310 ATM / MPEG Schalt-Matrix MPEG2 MPEG2- Analyse extern TS ASI IN SDI MPEG2 ATM ATM MPEG2 ATM MPEG2 ATM SDH, SONET, E3, DS3 (PLCP) SDH, SONET, E3, DS3 (PLCP) ATM Port 1 Rx SDH-/PDH- Analyse ATM Port 2 Rx SDH-/PDH- Analyse ATM ATM ATM ATM-Analyse, OAM-Analyse Traffic-Setup ATM ATM ATM Port 1 Tx SDH/ PDH ATM Port 2 Tx SDH/ PDH SDH, SONET, E3, DS3, (PLCP) SDH, SONET, E3, DS3, (PLCP) 32

33 kes, kann Verbindungen einfach und sicher selektieren und sie der Analyse zugänglich machen. Eine ATM-Statistik-Funktion, die den gesamten ATM-Port mit allen aktiven Verbindungen analysiert, gibt Auskunft über den Zustand der empfangenen Zellen. Wichtige Parameter einer Verbindung sind außerdem die Laufzeit (CIAT, CTD) und der Jitter (1-Punkt- und 2-Punkt-Messung CDV) der übertragenen ATM-Zellen. Zusätzlich kann der Nutzer die Einhaltung vertraglich festgelegter Parameter mit einer Policing-Funktion überwachen. Die Messfunktion OAM Fault Management auf dem F4- und F5-OAM-Layer erlaubt das Überwachen der OAM-Aktivitäten und das Erkennen von Alarmen im Bereich von End-To-End sowie im Segment. Optional ist diese Messfunktion auch auf das OAM Performance Management ausbaubar. BILD 3 Bedienoberfläche des R&S DVATM mit Navigationsfenster, Messfenster mit AAL1 (FEC) und Schalt-Matrix zur Gerätekonfiguration (Vordergrund). Umfangreiche Messungen auf den verschiedenen ATM Adaptation Layers (AAL1, AAL1 mit FEC und AAL5) ermöglichen Rückschlüsse auf die Funktionsweise dieser Ebene. Dies ist von besonderem Interesse für die Übertragung von MPEG2-Transportströmen. Des weiteren kann der in ATM-Zellen verpackte MPEG2-Transportstrom einem internen MPEG2-Messdecoder / -analysator zur Verfügung gestellt werden. Die MPEG2-Analyse geschieht nach den Empfehlungen der ETSI-Norm ETR Dazu wird der Transportstrom auf 1 st -, 2 nd - und 3 rd -Priority- Fehler untersucht und ausgewertet. Die Darstellung übernimmt eine neue Variante der Software Stream Explorer [2], die mit einer neuen Funktion auch die Messung des Overall Jitters bei MPEG2- Transportströmen erledigt. Mit den Funktionen Recorder und Player stellt das R&S DVATM vielfältige Werkzeuge zur Verfügung. Zum einen kann damit aus einem SDI-, MPEG2- oder ATM-Signalvorrat ein entsprechender Datenstrom zum Test von Netzwerkelementen ausgewählt und abgespielt werden, zum anderen lassen sich SDI-, MPEG2- oder ATM-Signale aufzeichnen. Diese stehen später für die genauere Auswertung zur Verfügung. Eine Trigger-On-Error-Automatik, die bei Fehlern in den verschiedenen Layern auslöst, rundet die Recorder-Funktionalität ab. Bedienkonzept selbsterklärend Das auf dem Betriebssystem Windows Embedded NT basierende Messgerät bietet dem Anwender ein PC-ähnliches Bild. Die selbsterklärende und übersichtliche Bedienoberfläche erleichtert die Handhabung dieses komplexen Alleskönners. Das Bedien fenster ist zweigeteilt: Im oberen Teil ist immer ein übergeordnetes Navigationsfenster sichtbar, das alle wichtigen Informationen über die Konfiguration und Messzustände abbildet. Im unteren Teil befindet sich die aktuell aktivierte Software. Damit hat der Anwender zu jeder Zeit den Überblick und die Kontrolle über alle Messgeräteinstellungen (BILD 3). Für die intuitive, sichere und schnelle Konfiguration der internen Geräteverschaltung und Messfunktionen steht eine Schalt-Matrix zur Verfügung. Diese gibt in einer Blockschaltbilddarstellung einen Gesamtüberblick über die benutzten Ein- und Ausgänge und die Zusammenschaltung der Module des Gerätes. Bei Langzeitmessungen hält ein Error Report auf ATM- und MPEG2-Seite Fehlerereignisse mit Angaben über Zeit, Dauer und Art des Fehlers fest. Eine zusätzliche grafische Abbildung von Messwerten auf der ATM-Ebene gewährleistet die schnelle Übersicht. 33

34 RUNDFUNKTECHNIK Analysatoren Einsatzgebiete und Applikationen für das MPEG2/ATM Test Set R&S DVATM Ein Anwendungsbereich liegt in der Installation und Inbetriebnahme von Übertragungsstrecken, Netzwerkelementen, MPEG2/ATM-Adaptern und SDI-Encodern (BILD 4). Mit dem R&S DVATM kann das gesamte Equipment vor der Installation im Labor ausgetestet und die Übertragung simuliert werden. Alle erforderlichen Einstellungen lassen sich bereits im Vorfeld erledigen. Dies verringert Installations- und Einschaltkosten und spart unnötige Feldversuche an bereits installierten Geräten. Beim Testen von Übertragungsstrecken vor der Nutzung können etwaige Probleme in der Verbindung im Vorfeld erkannt werden. Das sichert anschließend die fehlerfreie Übertragung, bei der das Test Set ebenfalls für die Qualitätsüberwachung einsetzbar ist. Im Monitoring-Betrieb ermöglicht das R&S DVATM das Protokollieren und Aufzeichnen von Datenströmen entsprechender Layer. Beim Einsatz des Messgeräts in einem Network Management Operation Center können von dort die Verbindungen ferngesteuert überwacht werden. Die Bedienoberfläche des Test Sets ist über IP-Netzwerke an einen beliebigen PC exportierbar. So lassen sich bei etwaigen Problemen Streckenabschnitte aus der Ferne gezielt testen und analysieren. BILD 4 Beispiele für die vielen Einsatzmöglichkeiten für das R&S DVATM. R&S DVATM Service, Test DVB-T- Sender DVB-T MPEG2-TS ATM-Switch Opt. Splitter für Tx, Rx ATM DVB MPEG2 DVB-S MPEG2-TS DVB-S MPEG2-TS DVB-S Up-/Down-Link Monitoring Link-Test R&S DVATM Fernsteuerung über IP Fernsteuerung über IP ATM-Switch Fernsteuerung über IP R&S DVATM ATM DVB MPEG2 DVB MPEG2 SDI Encoder DVB MPEG2-TS SDI R&S DVATM Fernsteuerung über IP NMOC Fernsteuerung über IP Mobile Telekommunikationseinrichtung für Events Studio NMOC- Monitoring Neues von Rohde&Schwarz 34 Heft 174 (2002/II)

35 Quick-Infos, die durch den Mauszeiger aktiviert werden, stellen Abkürzungen, die bei SDH, PDH und ATM vorkommen, sofort in Langform zur Verfügung. Damit behalten Nutzer jederzeit den Überblick über die Kürzel aus der Telekommunikationswelt. Aufgrund der PC-basierten Plattform ist das Einspielen neuer Datenströme für den Generator von CD oder über einen Ethernet-Anschluss genauso einfach wie das Aufnehmen, Archivieren und Kopieren solcher Daten. Dazu dient das DVD- Read- und CD-RW-Laufwerk. Dies gilt ebenso für das Einspielen neuer Software-Komponenten oder Firmware- Updates zur Erweiterung der Messgerätefunktionalität. Fazit: ein multifunktionaler Allrounder Das R&S DVATM ist ein multifunktionales MPEG2- und ATM-Messgerät. Es ist bestimmt für sämtliche Messapplikationen, in denen MPEG2-Signale über ATM- Telekommunikationsschnittstellen transportiert werden. Für alle diese Anwendungen bietet es die notwendigen Werkzeuge aus der MPEG2- und Telekommunikationswelt (BILD 5) und stellt die benötigten Schnittstellen für alle beteiligten Layer sowie Testsignale und Analysefunktionen bereit. BILD 5 Studio Networks SDI MPEG2 and ATM in one box Encoder Decoder SDI MPEG2 Generating Recording Lückenloses Messen an allen Punkten der Übertragungsstrecke mit dem R&S DVATM. der nutzbaren Funktionseinheiten: Mehrere Messungen können gleichzeitig und unabhängig voneinander an unterschiedlichsten Signalen, Layern und Schnittstellen durchgeführt werden. Damit erhält der Anwender einen Alleskönner, der sich zudem noch als eine kosteneffiziente und kompakte, portable Messlösung auf dem Gebiet der Übertragung von Broadcast-Signalen über Telekommunikationsnetze mit ATM präsentiert. Ralph Kirchhoff Generator, Recorder, Analyzer Digital Video Networks ASI Generating Recording MPEG2 SPI Analyzing Network Adapter ATM MPEG2 Telecommunication Networks SDH Analyzing Generating Recording ATM Weitere Informationen unter (Suchbegriff DVATM) SONET LITERATUR [1] MPEG2 über ATM-Verbindungen eine Momentaufnahme. Neues von Rohde& Schwarz (2002) Nr. 173, S [2] PC-Software für das MPEG2-Dream-Team DVG/DVMD. Neues von Rohde&Schwarz (1997) Nr. 154, S. 29. E3 DS3 Als weltweit erstes Gerät verarbeitet das R&S DVATM gleichermaßen MPEG2- und ATM-Signale. Die Bedienoberfläche ist so gestaltet, wie es in der Rundfunk- und Fernsehtechnik gebräuchlich ist. Sie verschafft dem Anwender jederzeit einen klaren Überblick über die komplexen Zusammenhänge. Das Test Set ist optionierbar und kann somit auf die gewünschten Messanforderungen angepasst werden. Ein weitere Vorteil ergibt sich durch die Möglichkeit der unabhängig voneinan- Kurzdaten R&S DVATM Player/Recorder Analyse Schnittstellen SDI, MPEG2, ATM MPEG2 (ETR290), ATM (CBR, AAL1, AAL1 mit FEC, AAL5, Delay Measurements, F4-/F5 OAM Fault Management und Performance Management) ATM Interfaces (SDH/SONET, E3, DS3, E3-PLCP, DS3-PLCP) SDI (In/Out) MPEG2 (ASI, SPI, SMPTE-310, Audio In/Out) SDH/SONETl (Multimode, Singlemode mit SC- Steckern, elektrisch mit RJ45) DS3/E3 mit/ohne PLCP (BNC-Stecker 75 Ω) 35

36 RUNDFUNKTECHNIK Fernsehsender UHF-Senderfamilie R&S SV7000 Kleinleistungssender für das digitale terrestrische Fernsehen Weltweit werden derzeit digitale terrestrische Sendernetze errichtet, in der Anfangsphase überwiegend mit Sendern der großen und mittleren Leistungsklasse. Doch auch an Sendern mit geringeren Leistungen ist Bedarf z.b. für das Abdecken von kleineren Siedlungsgebieten, Tälern und von Versorgungslücken. Dafür bietet Rohde&Schwarz mit der UHF- Senderfamilie R&S SV7000 eine besonders kompakte und wirtschaftliche Lösung an /1 BILD 1 Luftgekühlter Kleinleistungs-TV-Sender R&S SV7000 für DVB-T, konfiguriert für 2 x 210 W und ausgestattet mit der Option NetLink. BILD 2 Prinzip der UHF-Leistungsverstärker R&S VH610A2 (oben) und R&S VH620A2. db ~ = db ~ = Φ Integriertes Netzteil Φ Integriertes Netzteil Kompaktes Baukastensystem Das Hauptanwendungsgebiet für die Kleinleistungssender R&S SV7000 ist die Abdeckung von kleineren Siedlungsgebieten, Tälern und von Versorgungslücken. Auch hier kommt der innovative Steuersender R&S SV700 [1] zum Einsatz, der bereits in den Sendern der Familien NV7000 (1 kw bis 50 kw) und NV7001 (200 W bis 800 W) vielfach verwendet wird [2, 3]. Dies gewährleistet ein einheitliches Bedienkonzept über alle Leistungsklassen. Es lassen sich damit Sender entsprechend den digitalen Fernsehstandards DVB-T gemäß ETS und dem amerikanischen Standard ATSC realisieren. Vor allem bei der Integration mehrerer Sender in ein Gestell ergeben sich besonders kompakte und platzsparende Lösungen. Die Senderfamilie R&SSV7000 ist als Baukastensystem konzipiert. Es stehen standardmäßig zwei unterschiedlich große Gestelle und vier Sender-Kits mit Leistungen von 55 W bis 210 W bei DVB-T und 70 W bis 230 W bei ATSC zur Verfügung, wobei maximal zwei Verstärker pro Sender zur Leistungserhöhung 36

37 DVB-T-Steuersender Steuersender A BILD 3 Prinzip des Senders R&S SV7000. ASI- Eingang DVB-T- Encoder I Q Digitaler Vorentzerrer I Q I/Q- Modulator HF ASI- Eingang DVB-T- Encoder Steuersender B (optional) I I Digitaler Q Vorentzerrer Q I/Q- Modulator HF Kanalfilter optional 210 W DVB-T zusammengeschaltet werden (BILD 3). Dabei ist eine Konfiguration als Einzelsender, Sender mit Vorstufenreserve, Sender in passiver Reserve oder als (n+1)-reservesystem mit bis zu sechs Betriebssendern und einem Reservesender möglich. Bei der Vorstufenreserve wird die CCU (Central Control Unit) von einem zusätzlichen Netzteil versorgt. Weiterhin existiert eine Bypass-Schaltung für die CCU, damit diese bei einem Ausfall während des Betriebs getauscht werden kann. Die Vielzahl der daraus entstehenden Variationen und die Möglichkeit, mehrere Sender in einem Gestell unterbringen zu können, bietet ein Maximum an Flexibilität. In dem Gestell mit 21 Höheneinheiten finden bis zu zwei Einzelsender mit einer maximalen DVB-T-Ausgangsleistung von jeweils 210 W Platz (BILD 1), in dem Gestell mit 42 Höheneinheiten bis zu vier Einzelsender. Auch ein späteres Nachrüsten von Verstärkern oder Sendern in ein vorhandenes Gestell ist mit geringem Aufwand möglich. Dies wird vereinfacht, in dem die zu einem Sender entsprechender Leistung zugehörigen Baugruppen (Verstärker, Koppler, Absorber, Verkabelung) zu Sender-Kits zusammengefasst sind. Die beim Zusammenschalten von Verstärkern benötigten Leistungskoppler und Lastausgleichswiderstände sind ebenso wie die Gestellsteuerung leicht zugänglich im hinteren Teil des Senders untergebracht. Leistungsverstärker Es stehen zwei verschiedene Leistungsverstärker zur Verfügung. Der UHF-Leistungsverstärker R&S VH610A2 liefert eine DVB-T-Leistung von 55 W bzw. 70 W bei ATSC, der R&S VH620A2 eine DVB-T-Leistung von 120 W bzw. 130 W bei ATSC (BILD 2). Beide Verstärker arbeiten breitbandig von 470 MHz bis 862 MHz und sind in 19"-Einschüben mit nur drei Höheneinheiten untergebracht. Nach außen hin unterscheiden sie sich lediglich durch ihre Gehäusetiefe. Vom Konzept sind sie den Groß- und Mittelleistungsverstärkern sehr ähnlich, außer der Stromversorgung ist jedoch auch das gesamte Kühlsystem in die Verstärker integriert. Neben den gleichen Endstufentransistoren in moderner LDMOS- Technologie und gleicher Vorverstärkerbaugruppe sind auch die Schnittstellen nahezu identisch zu den größeren Brüdern. Dies bringt erhebliche Vorteile bei der Ersatzteillogistik und beim Service. Es können die selben Prüfmittel verwendet werden. Der Verstärker ist durch eine eingebaute Selbstschutzeinrichtung gegen Reflexionen und Übertemperatur geschützt. Auftretende Störungen werden an der Frontseite angezeigt und dem Steuersender übermittelt. Die Ausgangsleistung ist geregelt und kann über eine Gleichspannung vom Steuersender aus eingestellt werden. Ein überwachter Lüfter mit hohem Volumenstrom sorgt zusammen mit einem optimierten Kühlkörper für eine geringe Sperrschichttemperatur und damit für eine hohe Lebensdauer der Leistungstransistoren. Fernsteuerung Zur Anbindung an die Ferne stehen eine standardmäßig in die Vorstufe integrierte RS-232-Schnittstelle zum Anschließen eines Modems, als Option eine parallele Fernsteuerschnittstelle und als effizientes, zukunftsorientiertes Medium die Option NetLink [4] zur Verfügung. Für den 19"-Einschub von NetLink, der nur eine Höheneinheit belegt, ist in beiden Gestellen Platz vorgesehen (BILD 1). Bernhard Kaehs Weitere Informationen unter (Suchbegriff SV7000) LITERATUR [1] Steuersender R&S SV700 Digitaler TV-Standard ATSC für die Senderfamilie R&S Nx700x. Neues von Rohde& Schwarz (2001), Nr. 172, S [2] Flüssigkeitsgekühlte TV-Sender für das digitale terrestrische Fernsehen. Neues von Rohde&Schwarz (1999), Nr. 165, S [3] Mittelleistungssender für digitales und analoges terrestrisches Fernsehen. Neues von Rohde&Schwarz (2001), Nr. 171, S [4] Fernbedienung und Überwachung von Sendern über das Internet. Neues von Rohde&Schwarz (2001), Nr. 170, S

38 RUNDFUNKTECHNIK Mess-Sender TV-Mess-Sender R&S SFQ Neuer Coder für die Standards DVB-S/-DSNG und DVB-C Der TV-Mess-Sender R&S SFQ (BILD 1) unterstützt mit einem neuen Coder den Satellitenstandard DVB-S/-DSNG (Digital Satellite News Gathering), der dem ständig wachsenden Bedarf an Übertragungskapazität Rechnung trägt. Der Coder deckt zusätzlich auch die Standards DVB-S und DVB-C ab. Er besticht mit erheblich erweiterten Symbolbereichen bei gesteigerter Qualität. Die Zukunftssicherheit der universellen Modulationsplattform R&S SFQ und die universellen Einsatzmöglichkeiten des neuen Coders zeigen sich nicht zuletzt durch die Implementierung einer hocheffizienten Turbocodierung BILD 1 Die National Academy of Television Arts and Science verlieh Rohde&Schwarz für den TV- Mess-Sender R&S SFQ den EMMY-Award. Der Mess-Sender wurde ausgezeichnet für seine einzigartige Leistungsfähigkeit und den damit einhergehenden Beitrag zur Weiterentwicklung des digitalen Fernsehens. Der R&S SFQ bietet alle wichtigen Standards Satellitenübertragung nach DVB Mit DVB-S (EN300421) und DVB-DSNG (EN301210) deckt der R&S SFQ die Satellitenübertragung nach den DVB- Standards ab. Alle Code-Raten sind frei wählbar. Es stehen die digitalen Modulationsformate QPSK, 8PSK und 16QAM zur Verfügung. QPSK entspricht der bisherigen DVB-S-Übertragung. 38

39 Riesiger Symbolratenbereich Bei DVB-S sprengt der neue Coder die bisherigen Grenzen. Es sind alle Symbolraten im Bereich von 0,1 bis 80 Msymb/s einstellbar, wobei es keine Einschränkungen bezüglich der Eingangsdatenrate gibt. Damit sind alle Transponderbandbreiten abgedeckt. In der Tunerfertigung können somit die Komponenten weit über den benötigten Betriebsbereich hinaus gemessen und spezifiziert werden. Kabelübertragung nach DVB Der neue Coder erfüllt wie auch schon der bisherige die Spezifikation DVB-C (EN300429). Als Modula tionsformate sind 16 / 32 / 64 / 128 und 256QAM wählbar. Die Symbolratengrenzen wurden wie beim Satellitenstandard in beide Richtungen erweitert, einstellbar sind nun 0,1 bis 8 Msymb/s. BER Quasi-Error- Free-Punkt QPSK Code Rate 2/3 8PSK Code Rate 2/3 16QAM Code Rate 3/ C/N / db BILD 2 BER in Abhängigkeit vom Signal/Rausch-Abstand bei DVB-S und DVB-DSNG (Symbolrate 27,5 Msymb/s). Satellitenübertragung mit Turbocodierung Die Turbocodierung/-decodierung besticht durch die Eigenschaft, dass sich die Bitfehlerrate (BER) über dem Signal- Rauschabstand (C/N) der Shannon- Grenze deutlich annähert (Codiergewinn, BILD 2) [1]. Bei gleichbleibender Transponderbandbreite kann der dem Turboverfahren zu verdankende Gewinn für eine höhere Nettodatenrate verwendet werden, oder aber man kann mit kleineren Parabolantennen bzw. geringeren Sendeleistungen die gleichen Nettodatenraten erreichen. Die Turboverfahren für die digitale Fernsehübertragung sind noch nicht endgültig spezifiziert und haben das Normungsverfahren noch nicht vollständig durchlaufen. Rohde&Schwarz konnte aber durch die frühzeitige Implementierung eines proprietären Turboverfahrens (nach France Telecom / ST Microelectronics) in den R&S SFQ zeigen, dass dieser sich Dank seiner programmierbaren Logikbausteine (FPGAs) schnell den Erfordernissen des Marktes anpassen lässt. Turbocodierung nahe an der Shannon-Kanalkapazität Der Einsatz von Turbocodes ermöglicht das derzeit leistungsfähigste Decodierverfahren, die sogenannte iterative (oder Turbo-)Decodierung. Turbocodes ermöglichen einen Codiergewinn, der die Übertragungskapazität bis auf wenige zehntel Dezibel an die von Shannon definierte Kanalkapazität steigert. Dieses Verfahren basiert auf zwei Schlüssel- Innovationen: der parallelen rekursiven Faltungscodierung und der iterativen Decodierung. Datenquelle Interleaver Encoder C1 Encoder C2 x y1 y2 Punktierung und Mapping I Q BILD 3 Die Struktur des Turbocoders. Das Prinzip der Turbocodierung Parallele rekursive Faltungsencoder bestehen aus zwei oder mehreren rückgekoppelten Komponenten-Encodern für Block- oder Faltungscodes (BILD 3). Der oberste Zweig überträgt die uncodierte Information und bildet den sogenannten systematischen Pfad x. Ein Nachrichtenblock wird in den ersten Encoder C1 eingespeist und codiert (Ausgang y1). Der Originaldatenblock wird in 39

40 RUNDFUNKTECHNIK Mess-Sender Mögliches Einführungsszenario für Turbocodes beim digitalen Fernsehen Sowohl die Verwendung höherwertiger Modulationsverfahren (8PSK, 16QAM) als auch die Turbocodierung wirft für die Satellitenbetreiber ein entscheidendes Kompatibilitätsproblem auf. Denn diese neuen Verfahren sind nicht kompatibel zu den bereits im häuslichen Bereich vorhandenen Settop-Boxen. Notwendige Neuinvestitionen würden aber die Akzeptanz des neuen Systems erheblich erschweren. Erstrebenswert wäre deshalb ein Verfahren, das einen schrittweisen Umstieg auf das neue System ermöglicht. Dafür ist eine Lösung in Sicht: der rückwärtskompatible Modus [2]. Der zu übertragende Transportstrom wird in diesem Modus in einen hochpriorisierten (zu DVB-S kompatiblen) und einen niedrigpriorisierten (nicht kompatiblen) Teil aufgespaltet (BILD 5). Der hochpriorisierte Zweig führt eine DVB-S-Kanalcodierung durch, der nicht kompatible Teil durchläuft eine Turbocodierung. Die zwei Bit breiten Ausgangssymbole aus dem DVB-S-Zweig (QPSK) werden mit einem ein Bit breiten Symbol aus dem Turbozweig im Mapper zusammengefasst und per 8PSK-Modulation übertragen. Die zwei Konstellationspunkte der 8PSK- Modulation im Quadranten sind nun DVB-S-kompatibler Pfad TS 1 TS 2 Pfad mit zusätzlichen Informationen DVB-S-Coder Turbocoder D0 C0 D1 C1 Q BILD 4 Konstellation beim rückwärtskompatiblen Modus [2]. möglichst nah zueinander angeordnet (BILD 4), so dass ein herkömmlicher Satellitenreceiver sie als einen Punkt interpretiert und damit nur den hochpriorisierten Zweig decodiert. Eine Settop- Box neuerer Bauart dagegen kann trotzdem 8PSK demodulieren und so die vollständigen Informationen zur Verfügung stellen. Neuere Settop-Boxen sind auch darauf vorbereitet, eine vollständig turbocodierte 8PSK-Modulation zu decodieren. In einer Übergangszeit wird dann der rückwärtskompatible Modus benutzt, nach vollständigem Umstieg aller Konsumenten auf die neuen Boxen kann dann auf die reine 8PSK-/Turbocodierung umgeschaltet und die volle Leistung des Systems ausgenutzt werden. Hohe Priorität Niedrige Priorität θ 8PSK- Mapper A1 B1 A0 B0 I I Q einen Interleaver geschrieben, der Ausgang des Interleavers bildet den Eingang in den zweiten Encoder C2 mit dem Ausgang y2. Die Wahl eines geeigneten Interleaver-Algorithmus trägt maßgeblich zur Gesamtperformance des Codes bei. Zum Einsatz kommen sogenannte Pseudo Random Block Interleaver, in welchen die Nachrichten zeilenweise geordnet geschrieben, aber in quasi-zufälliger Reihenfolge ausgelesen werden. Die Komponenten-Decoder im Empfänger können so für jeden Zweig separate Decodier-Wahrscheinlichkeiten ermitteln. Darüber hinaus stellt der Interleaver sicher, dass der Satz an Codewörtern, den die Encoder erzeugen, günstige Gewichte aufweisen. Das reduziert die Wahrscheinlichkeit, dass die Decoder falsche Codewörter ermitteln. Der Originaldatenblock im sogenannten systematischen Pfad x und die Ausgänge aus den Encodern y1 und y2 werden gemultiplext, punktiert und über den Nachrichtenkanal übertragen. Das Prinzip der Turbodecodierung Die Turbodecodierung ist ein iteratives Verfahren, das aus mehreren Soft-in-/ Soft-out-Decodern besteht. Nach jedem Iterationsschritt wird dabei ein Teil des soft outputs an die nächste Decodierstufe weitergegeben. Die Aufteilung der Decodierung auf mehrere Iterationen steigert den Codiergewinn erheblich und reduziert gleichzeitig die Komplexität des Decoders. BILD 5 Der rückwärtskompatible Modus. 40

41 Wide output frequency range from 0.3 MHz to 3300 MHz Large output level range for transmission, receiver and module measurements Standard DVB, DTV signals and FM satellite signals Several standards in one unit Satellite FM PAL, SECAM, NTSC FM and ADR sound subcarrier Flexible input interfaces ASI SPI SMPTE310 Antenna DVB-T 2K and 8K COFDM 6/7/8 MHz bandwidth Hierarchical coding Antenna ATSC 8VSB Cable DVB-C Selectable QAM:16, 32, 64, 128, 256QAM Satellite DVB-S, DVB-DSNG, turbocoder QPSK, QPSK turbo 8PSK, 8PSK turbo 16QAM Cable J.83B Selectable QAM (64, 256QAM) Internal fading simulator 6 or 12 paths Profiles: Constant Phase, Rayleigh, Rice, Pure Doppler, Log Normal Predefined and user-defined profiles Fading output power selectable for sum signal or main path Internal noise generator for high-precision C/N settings Internal BER measurement facility for all digital modulation modes (DVB-C, DVB-S/-DSNG, turbo coder, DVB-T, 8VSB, J.83B) Output and input for I/Q signals Die wichtigsten Innovationen im neuen Coder zum R&S SFQ Satellitenmodulation erweitert um 8PSK und 16QAM Vergrößerter Symbolratenbereich DVB-S: 0,1 bis 80 Msymb/s DVB-C: 0,1 bis 8 Msymb/s Minimierte Einstellgeschwindigkeit, d.h. schnellstes Einschwingen Ein VCO wird mit Hilfe eines DDS- Bausteins (Direkte Digitale Frequenzsynthese) in einer schnellen Schleife abgestimmt. Die Feinabstimmung erfolgt über eine FiFo-Füllstandsregelung. Dadurch schwingt die Baugruppe selbst bei großen Symbolratensprüngen in sehr kurzer Zeit ein. Dies ist vor allem in der Fertigung ein entscheidender Faktor, denn schnelle Umschaltvorgänge verkürzen die Prüfzeiten und damit die Fertigungskosten wesentlich. Anbindung der Symbolrate an die interne Referenzfrequenz Die Symbolrate bei internen Signalen ist an die SFQ-interne Referenzfrequenz angebunden. Letztere kann auch an eine externe Referenzfrequenz gekoppelt werden. Optimierte Impulsfilterung Für die Impulsfilterung (Wurzel-Cosinus-Roll-Off) stehen mehr Taps im FIR- Filter (Finite Impulse Response) zur Verfügung als beim bisherigen Coder. Dadurch konnte der Roll-Off-Verlauf besser approximiert und gleichzeitig der Schulterabstand verbessert werden. Dies eliminiert Einflüsse des Sendefilters auf die Augenöffnung, was bei einer Bitfehlerratenmessung bei 256QAM durchaus bemerkt werden kann, wenn im Bereich BER = (vor dem Reed-Solomon-Decoder) gemessen wird. Geringster Symboljitter Auf Grund des neuen Oszillatorkonzepts konnte die interne Taktqualität deutlich erhöht werden, was sich in einem geringen Phasenjitter ausdrückt. Flexible Anpassung über Optionen Die Coder-Hardware muss nur einmal beschafft werden, danach können Kunden andere Übertragungsstandards durch den Kauf einer Software-Option und Eingabe eines Freischaltcodes aktivieren, ohne dass das Gerät geöffnet werden muss (BILD 6). Die Software-Option (Freischaltcode) Satellite Turbo -B25 setzt die Option -B23 oder die Option -B24 voraus. Günter Huber; Franz-Josef Zimmermann Weitere Informationen und Datenblatt unter (Suchbegriff SFQ) ATSC ATSC TV Test Transmitter R&S SFQ Digital signals for antenna, satellite and cable Option Firmware Hardware R&S SFQ-B21 DVB-C einschl. Coder-Hardware R&S SFQ-B22 DVB-C keine R&S SFQ-B23 DVB-S, DVB-DSNG einschl. Coder-Hardware R&S SFQ-B24 DVB-S, DVB-DSNG keine R&S SFQ-B25 Satellite Turbo keine LITERATUR [1] Berrou, C., Glavieux, A., Thitimajshima, P.: Near Shannon limit error-correcting coding and decoding: turbo codes. Proc. IEEE International Conference on Communication (ICC) S , Geneva, Mai [2] A. Morello, V. Mignone, Rai-CRIT: Backward compatible solutions for DVB-S2. DVB Technical Module, TM2638, February BILD 6 Die Optionen im Überblick. 41

42 RUNDFUNKTECHNIK Repetitorium Fortsetzung aus Heft 172 Messungen an MPEG2- und DVB-T-Signalen (5) Teil 4 des Repetitoriums befasste sich mit der Definition und Messung des Crest-Faktors eines DVB-T-Signals sowie mit Leistungsmessungen an DVB-T-Sendern. Im fünften und letzten Teil werden die Möglichkeiten zur Beurteilung von DVB-T-Signalen besprochen. Bitfehlerverhältnis BER Einer der wichtigsten Parameter für die Beurteilung der Übertragungsqualität eines DVB-Signals ist das Bitfehlerverhältnis BER. Bei DVB-T wird es nach der Demodulation an drei Stellen gemessen: Als Roh-Bitfehlerverhältnis vor jeder Fehlerkorrektur (vor innerer FEC), allgemein als BER vor Viterbi bezeichnet Nach der ersten Fehlerkorrektur (nach äußerer FEC) als BER nach Viterbi oder BER vor Reed Solomon Nach der zweiten Fehlerkorrektur (nach äußerer FEC) als BER nach Reed Solomon Während des normalen Empfangsbetriebs ermittelt der TV-Mess-Empfänger R&S EFA das BER und zeigt alle drei Werte im Menü MEASURE gleichzeitig an. Zur Beschleunigung der Anzeige bei der Fehleruntersuchung wählt man zunächst einige Datenblöcke zu je 10 7 bit aus. Nach deren Verarbeitung lässt sich trotz der geringen Anzahl bereits ein aussagekräftiges BER anzeigen, meist zwar nur mit niedriger Auflösung beispielsweise 0,0E 5 dafür erscheint die Anzeige aber sofort. Danach schaltet der Empfänger auf gleitende BER-Berechnung, bis die Endgenauigkeit erreicht ist. Im Beispiel von BILD 34 ist als Startanzahl der Datenblöcke 10 für BER BEFORE VIT angegeben (roter Pfeil im Bild). Diese bit BILD 34 Das Menü MEASURE des TV- Mess-Empfängers R&S EFA mit Frequenz- und Datenratenoffset sowie der Liste der OFDM-/Code-Parameter. Zur Erinnerung: In Teil 4 ging es u.a. um die Messung des Crest-Faktors mit dem TV-Mess- Empfänger R&S EFA. BILD 35 Fadingbedingte lineare Verzerrungen eines Übertragungskanals für Amplitude und Phase. Die Abszisse zeigt die Trägernummer k. 42

43 sind bereits überprüft, als Ergebnis steht im Display 2,0E 4, während für BER BEFORE RS die gleitende Berechnung läuft. Die Zielanzahl liegt bei Blöcken, von denen bisher 881 verarbeitet wurden. Hier erweist sich die Leistungsfähigkeit des Viterbi-Vorwärtsfehlerschutzes: Bei der Code Rate 2/3 korrigiert er das BER von 2,0E 4 auf 0,0E 10 vor RS FEC. Dieser Wert liegt schon sehr nahe am Quasi-Error-Free-Punkt und wird nach RS FEC selbstverständlich erreicht. Frequenz- und Datenratenoffset In der Statuszeile des Messmenüs sind neben dem Eingangspegel auch die manuell eingestellte Kanalmittenfrequenz und die benutzte Kanalbandbreite eingeblendet. Die Mittenfrequenz des Eingangssignals wird mit der gewählten Frequenz verglichen, die Differenz erscheint unter FREQUENCY OFFSET. Bei DVB-T sind bestimmt durch Modulationsart (QPSK, 16QAM oder 64QAM), Schutz intervall und Punktierungsrate genau definierte Datenraten vorgegeben. Abweichungen davon wirken sich im zugehörigen DVB-T-Spektrum aus. Die Abweichung von der definierten Datenrate wird daher gemessen und unter BITRATE OFFSET in ppm angezeigt (BILD 34). Anzeige der DVB-T-Modulatoreinstellungen Dem Senderbetreiber muss zu jedem Zeitpunkt die genaue DVB-T-Sendereinstellung bekannt sein. Der TV-Mess- Empfänger R&S EFA zeigt die manuell oder über einen automatischen Suchlauf ermittelten Sendereinstellungen an. Zusätzlich sind die über die TPS-Träger signalisierten Einstellungen im Menü MEASURE aufgelistet (BILD 34, Liste in Klammern). Im Modus AUTO oder TPS für die Betriebsart COFDM folgt der Empfänger automatisch sich ändernden DVB-T-Konfigurationen. Messungen im Frequenzbereich Kanalfrequenzgang nach Betrag und Phase Die Sollwerte von Betrag und Phase der verstreuten Piloten im COFDM-Symbol sind dem TV-Mess-Empfänger bekannt, er vergleicht sie mit den Werten real empfangener Piloten und ermittelt daraus die Kanalübertragungsfunktion. Anhand dieser rechnerischen Auswertung ist der HF-Ausgang eines DVB-T- Senders einschließlich aller Filter zwischen Senderausgang und Antenne in Phasen- und Amplitudenfrequenzgang oder Gruppenlaufzeit zu vermessen (BILD 35). BILD 36 Spektrum eines DVB- T-Kanals. BILD 38 Definition des Parameters MER. Q Fehlervektor des I/Q-Wertepaares I Idealer Vektor des I/Q-Wertepaares zum Mittelpunkt des Entscheidungsfeldes BILD 37 Das Konstellationsdiagramm 64QAM (2k-Modus). BILD 39 Verlauf der MER über k Träger mit schmalbandiger Störung. 43

44 RUNDFUNKTECHNIK Repetitorium Frequenzgangberechnung mit FFT Mit der Berechnung des Kanalfrequenzgangs über eine FFT (Fast Fourier Transformation) ist die Auflösung der Pegelabweichungen wesentlich höher als bei einer komplexen Auswertung über die Pilote. Diese Methode ersetzt die Messung des DVB-T-Senders mit einem Spektrumanalysator nicht vollständig, reicht aber zur Beurteilung des Sendespektrums im Kanal und auch zur Bestimmung der Außerbandanteile nach TR aus (BILD 36). Das Konstellationsdiagramm Der TV-Mess-Empfänger bildet jeden DVB-T-Träger über eine FFT in das jeweilige Basisband ab. Die Projektion aller so errechneten I/Q-Wertepaare in die Entscheidungsfelder für QPSK, 16QAM oder 64QAM erzeugt das Konstellationsdiagramm (BILD 37). Abgebildet sind die I/Q-Werte aller Träger zwischen START CARR und STOP CARR, die Pilot- und TPS-Träger befinden sich auf der I-Achse. Die TPS-Träger zeigen die mittlere Leistung innerhalb der Konstellation, während die Pilot- Träger mit einer um den Faktor 16/9 (= 1,777) höheren Leistung erscheinen. Die MER-Messung Der Parameter MER (Modulation Error Ratio) repräsentiert die Zusammenfassung aller Störungen, die das Konstellationsdiagramm aufweist. BILD 38 veranschaulicht die Definition dieses Parameters. Für jedes I/Q-Wertepaar im Konstellationsdiagramm gibt es genau einen theoretischen Zielpunkt exakt im Mittelpunkt eines jeden Entscheidungsfeldes. Durch den Quantisierungseinfluss bei der Berechnung der Werte mit begrenzter Bitzahl, durch Rundungsfehler, D/A- Wandlung im Modulator, Phasenjitter des Wandlungstakts und durch Rauschüberlagerung während der Übertragung wird dieser Mittelpunkt fast nie getroffen. Dadurch lässt sich ein Fehlervektor definieren, der alle Fehlereffekte in sich vereinigt. Die MER errechnet sich aus den quadratischen Summen von idealen Vektoren und Fehlervektoren. Die Messung des MER mit dem TV-Mess- Empfänger R&S EFA erfasst neben dem reinen Zahlenwert das wesentlich aussagekräftigere MER eines jeden Einzelträgers im COFDM-Kanal. Störungen, die nur wenige Träger im COFDM-Symbol betreffen, sind mit dieser Darstellung sofort lokalisierbar, wie BILD 39 zeigt. Man erkennt deutlich den tiefen Einbruch des MER im Bereich der Träger um k = 1300 (k = Index der COFDM-Träger). Zur genaueren Trägerbestimmung wählt man hier oder auch im I/Q-Menü den Startträger etwas vor 1300 (z.b. auf 1280), den Stoppträger z.b. auf 1320 und BILD 40 Analyse des 2k- COFDM-Signals in gezoomter MER- Darstellung; die Störung liegt auf Träger BILD 42 Messung der OFDM- Parameter im Modus 2k (nur am zentralen Träger). BILD 41 Messung der OFDM- Parameter ohne zentralen Träger. BILD 43 Menü zur Konfiguration der Alarme. 44

45 findet exakt den in BILD 40 mit k = 1299 identifizierten, gestörten Träger. Für die Überwachung von DVB-T-Sendern wird daher (neben der BER-Messung) zunächst nur der Parameter MER verwendet. Er ist neben dem BER der wichtigste im DVB-Übertragungssystem und gibt auf einen Blick Auskunft über die Übertragungsqualität im System. Messung der I/Q-Parameter in OFDM Wie bei DVB-Systemen für Kabel- und Satellitenübertragung sind auch bei DVB-T die auftretenden Störungen dem Modulator und der Übertragungs strecke zuzuordnen. Die Parameter I/Q AMPL IMBALANCE, I/Q QUADRATURE ERROR, CARRIER SUPPRESSION und PHASE sind eindeutig vom Steuer sender abhängig, während die Übertragung rauschähnlicher Störungen wie PHASE JITTER und SIGNAL/NOISE RATIO dem Nutzsignal auf dem Übertragungsweg überlagert werden. Als Summe entsteht wieder das MER, das in verschiedenen Benennungen angezeigt wird (BILD 41). Die Restträgermessung Besonderheiten treten bei der Messung des Restträgers auf, der als sehr schmalbandiger Störer definiert ist. Als solcher hat er nur auf den zentralen Träger Einfluss und lässt sich auch nur im Bereich dieses Trägers messen. Im 2k-Modus ist der zentrale Träger in jedem vierten Symbol ein verstreuter Pilot (BILD 42). Im 8k-Modus ist die zentrale Frequenz dagegen mit einem stetigen Piloten belegt. Trotz dieser Einschränkungen wertet der TV-Mess-Empfänger den Restträger genauestens anhand einer patentierten Rechenvorschrift aus. Dazu wird in den beiden Modi 2k oder 8k nur der zentrale Träger (852 bei 2k oder 3408 bei 8k) über die Trägerselektion ausgewählt. Für DVB-T bezieht die Norm TR den Restträger auf die Nutzleistung eines einzigen OFDM-Trägers. Für DVB-C und DVB-S gilt dagegen die mittlere Leistung des Gesamtspektrums als Bezug. Deshalb ergeben sich bei gleichem Absolutpegel des Restträgers bei DVB-T wesentlich kleinere logarithmische Verhältnisse für den Restträger als bei DVB-C und DVB-S: Im 2k-Modus wird die Differenz D = 10 log(1705) = 32,3 db und im 8k- Modus D = 10 log(6817) = 38,3 db betragen. Beispiel: Bei DVB-C ist der Restträger typ. >60 db. Im 8k-Modus bei DVB-T dagegen wird man nur Werte um 60 db 38,3 db = 21,7 db erreichen. Der Alarmreport Die Ergebnisse der beschriebenen Messungen stehen nicht nur vor Ort am Sender zur Verfügung, sondern lassen sich auch fernbedient über RS-232-C BILD 44 Einstellung der Schwellenwerte zur Alarmauslösung. BILD 46 Statistische Auswertung der Fehlerzeiten. BILD 45 Die Alarmliste. BILD 47 Das STATUS-Menü. 45

46 BROADCASTING DIVISION S. Grunwald Graduate in Engineering RUNDFUNKTECHNIK Repetitorium und IEC-Bus abfragen. Eine Überwachung per Einzelabfragen ist aber recht zeitaufwändig, da viele Messdaten anfallen. Überlässt man dies dem TV- Mess-Empfänger R&S EFA, so gestaltet sich die Senderüberwachung sehr einfach, denn man muss dazu lediglich das Menü ALARM aktivieren (BILD 43). Nach der Konfiguration des Menüs sind die Grenzwerte zur Alarmauslösung zu setzen (BILD 44). Da nicht korrigierbare Daten und Synchronisations-Ausfall absolute Ereignisse sind, besteht für sie keine Zuordnung eines Schwellenwertes. Die aktivierten Alarme stehen als Summenalarm an einer rückseitigen Steckverbindung des Mess-Empfängers zur Verfügung. Tritt der Summenalarm auf, erfolgt eine Abfrage der Einzelalarme über die Fernsteuerschnittstellen. Nach Drücken des Hardkeys ALARM erscheint die Alarm-Liste auf dem LC- BILD 48 Beispiel für ein Echodiagramm. Senderabstand (km) FFT τ =1/4 τ =1/8 τ =1/16 τ =1/32 2k 16,8 8,4 4,2 2,1 8k 67,2 33,6 16,8 8,4 BILD 49 Maximal zulässige Senderabstände in einem Single Frequency Network. Display (BILD 45). Sie hat bis zu 1000 Zeilen und enthält neben der laufenden Ereignis-Nummer auch Datum, Uhrzeit und die alarmauslösenden Parameter. Für statistische Zwecke kann es wichtig sein, Fehlerzeiten der Parameter und deren prozentualen Anteil an der überwachten Zeit zu kennen. Unter dem Menüpunkt STATISTICS ist diese Information zu finden (BILD 46). Messungen im VHF-Bereich Band I und Band III Die europäische Norm EN spezifiziert DVB-T zunächst nur für den UHF-Bereich und für 8 MHz breite Kanäle. In Anmerkungen wird auf 7 MHz breite Kanäle verwiesen, wie sie im VHF-Bereich Band I und Band III festgelegt sind und in Australien auch im Band IV/V benutzt werden. Weitere Informationen unter Digital TV Rigs and Recipes Part 4 DVB-T Eine ausführliche Fassung dieses Repetitoriums mit ca. 70 Seiten Umfang in englischer Sprache ist auf der Internet-Seite von R&S abgelegt (Suchwort: 7BM_ADD01). Für selektive Messungen in diesen Kanalbandbreiten verfügt der TV-Mess- Empfänger R&S EFA über zwei weitere Optionen. Zusätzlich zum internen 8-MHz-SAW-ZF-Filter sind Plätze für ein 7-MHz-SAW-Filter (EFA-B12) und ein 6-MHz-SAW-Filter (EFA-B11) reserviert. Die gewählte Bandbreite wird im STATUS-Menü angezeigt (BILD 47). SFN-Messungen im DVB-T-Netz Das Schutzintervall ermöglicht beim Empfang von DVB-T-Signalen die Berücksichtigung aller Reflexionen und direkter Empfangspfade von anderen Sendern im SFN (Single Frequency Network). Die Laufzeiten dieser Signale dürfen dieses Schutzintervall nicht überschreiten. Je nach Einstellung errechnet der Mess- Empfänger die Signal-Laufzeit in µs oder die Pfadlänge in Kilometern oder Meilen. BILD 48 zeigt, dass im DVB-T-Netz auch voreilende Echos möglich sind. Sie entstehen beispielsweise beim Empfang von Füllsendern niedriger Leistung, die weniger weit entfernt sind als der Hochleistungssender. Im gezeigten Beispiel beträgt die Laufzeit 10 µs, der Füllsender steht etwa 3 km näher als der Hauptsender, der bei 0 µs angezeigt wird. Ein nacheilendes Echo steht bei 25 µs und resultiert beispielsweise aus einer Reflexion mit einem Umweg von etwa 7,5 km. Das Echoprofil in BILD 48 ist im DVB-T- Netz mit 8 MHz Kanalbandbreite für Schutzintervallängen über 28 µs gültig. Diese Messung erlaubt auch die Abstandsermittlung in km zwischen den Einzelsendern im SFN, solange Sichtverbindung zwischen den Sende- und Empfangsantennen besteht. In einem SFN- Gleichwellennetz dürfen die Sender bestimmt durch Guard-Intervall und FFT- Modus untereinander keine größeren Abstände aufweisen, als sie die Tabelle (BILD 49) auflistet. Sigmar Grunwald 46

47 FUNKERFASSUNG Peiler Digitaler Peiler R&S DDF195 Neuer Digitaler Peiler für 0,5 MHz 3000 MHz 43799/4 BILD 1 Kern des neuen digitalen Peilers: der Peilprozessor R&S EBD /1 Der neue Peiler R&S DDF195 ist das Ergebnis konsequenter Weiterentwicklung des bewährten R&S DDF190 [1], [2]. Bewährtes verbessert BILD 2 VHF-UHF-Peilantenne R&S ADD195 (obere Radomhälfte entfernt). Das Grundkonzept des DDF190 wurde auch beim R&S DDF195 im Wesentlichen beibehalten. Das heißt, auch der neue Peiler ist ein einzügiges System, das aus einer oder mehreren Peilantennen und einem Peilprozessor besteht, der die Typbezeichnung R&S EBD195 trägt (BILD 1). Der einzügige Aufbau erfordert nur einen häufig bereits vorhandenen Empfänger, der eine ungeregelte ZF von 10,7 MHz oder 21,4 MHz anbietet. Besonders geeignet sind die Rohde&Schwarz-Überwachungsempfänger ESMB, EB200 und ESMC, da mit diesen Geräten aufgrund der vorhandenen Schnittstellen separate Bereichseinstellungen am Peilprozessor entfallen. Das Konzept des im R&S DDF195 realisierten einzügigen Peilers bietet neben der Möglichkeit, vorhandene Empfänger einzusetzen, ein Reihe weiterer Vorteile: Äußerst kompakte und flexible Systemlösungen möglich Nur ein HF- und ein Steuerkabel erforderlich Hohe Peilgenauigkeit durch die in den Peilprozess eingebetteten Kalibrier- Routinen Der Peiler arbeitet im VHF- und UHF- Bereich nach dem Prinzip des korrelativen Interferometers. Im HF-Bereich wird 47

48 FUNKERFASSUNG Peiler Das Prinzip der einzügigen Interferometer-Peilung 1 Antennen-Elemente 2 n Phasenschieber Peilantenne Das für Rohde&Schwarz patentierte Prinzip der einzügigen Peilung ist ein Multiplex-Verfahren, das eine von der Modulationsphase unabhängige Messung der Trägerphase zwischen zwei Signalen erlaubt (BILD 3). Es schafft damit die Voraussetzung für die Interferometer-Peilung, die bei herkömmlichen Systemen mindestens zweier kohärent arbeitender Empfangszüge bedurfte. BILD 3 HF Empfänger ZF A/D- Konv. DSP I DSP II Steuerung Peilprozessor EBD195 Control & Display Prinzip des einzügigen korrellativen Interferometers. Der Grundgedanke beruht darauf, die beiden Signale, zwischen denen die Phase gemessen werden soll, mit den Phasenverschiebungen 0, 90, 180 und 270 vektoriell zu addieren und aus den jeweils gemessenen Amplituden des Summensignals die unbekannte Phasenverschiebung zu berechnen (BILD 4). Diese Schritte werden für jeden zu bestimmenden Phasenwinkel wiederholt bei den Antennen ADD195 und ADD071 also acht Mal und daraus der Peilwert bestimmt. s i zu bestimmender Phasenwinkel ϕ i s 1 Die Peilwertberechnung erfolgt genau so wie bei mehrzügigen Systemen: Dabei wird der gemessene Satz Phasen mit dem Satz Phasen verglichen, der von einer aus der Richtung α r einfallenden ebenen Welle erzeugt würde. Die Richtung α r wird über 360 variiert; bei bester Übereinstimmung mit den gemessenen Phasen ergibt sich der Peilwert α. q 1 s i = s 1 s 1 Messung 0 Sq1 q S q2 2 s i s i Messung 90 s 1 Natürlich führt die Methode der einzügigen Phasenmessung wegen der erforderlichen Schaltschritte zu längeren Messzeiten als bei mehrzügigen Systemen. Weiterhin ist zu beachten, dass die Schaltvorgänge während des Peilens die Nutzmodulation stören können. Um dies zu vermeiden, ist beim DDF195 eine Umschaltung zwischen Peil- und Horch- bzw. Mess-Betrieb vorgesehen. q 3 s i S q3 s i s 1 q 4 s i s i s 1 S q4 Grundsätzlich ist die Anzahl der Auswertezüge kein Kriterium für die Qualität eines Peilers. Ein einzügiges System kann bei Anwendung eines maßgeschneiderten Konzepts einem mehrzügigen System durchaus gleichwertig oder diesem sogar überlegen sein. Messung 180 Messung 270 BILD 4 Mathematisches Prinzip der einzügigen Phasenmessung. 48

49 0.5 MHz to 3 GHz Direction finding of signals with any modulation Wide-aperture behaviour above 300 MHz Very short signals of 10 ms detectable High accuracy and sensitivity Bandwidth setting independent of receiver AC supply or battery operation Simultaneous operation of all DF antennas (HF and VHF/UHF) without replacing antennas ADD195 (20 MHz 1300 MHz) ESMB ADD071 (1,3 GHz 3 GHz) Steuerleitung GX190 ZF TTL parallel, RS-422 ADD119 (0,5 MHz 30 MHz) EBD195 Koaxialkabel Koaxialkabel Steuerleitung RS-232-C Direkt einstellbares Gütefilter Als nützliches Werkzeug für den Anwender hat sich das Gütefilter mit wählbarer minimaler Peilgüte erwiesen. Bislang ließ sich dieser Wert jedoch nur über eine Reihe von Menü-Bedienschritten einstellen. Der Frontplatte des Peilprozessors R&S EBD195 wurde ein neues Tastenpaar hinzugefügt, über das nun der Wert für die minimale Peilgüte unmittelbar verändert werden kann. Verbesserter Selbsttest Wesentlich verbessert wurde beim DDF195 die Möglichkeit, vom Peilprozessor aus defekte Antennenelemente zu identifizieren. BILD 5 R&S DDF195 in einem semimobilen Peilsystem für 0, MHz. der Peilwert ähnlich wie beim Watson- Watt-Verfahren aus den Signalen der Kreuzrahmenantenne R&S ADD119 mit Doppelkreis-Charakteristik gewonnen. Die Wahl des korrelativen Interferometers als Peilprinzip ist eine wesentliche Voraussetzung für die Realisierung extrem breitbandiger Antennen. Damit wird der gesamte Frequenzbereich 0,5 MHz 3000 MHz mit nur drei Antennen überstrichen, die in flexibler Weise zu einem Gesamtsystem kombiniert werden können (BILD 5). Beim Einsatz mehrerer Peilantennen (z.b. ADD195 und ADD119) muss die Anschlusseinheit R&S GX190 verwendet werden, über die der Peilprozessor die Umschaltung zwischen den Antennen steuert. Die GX190 sorgt auch für die Aufteilung der Steuersignale auf die Antennen. Weiterhin können an die Anschlusseinheit außer drei Peilantennen auch zusätzlich drei Empfangs- oder Messantennen angeschlossen werden, die im Monitoring-Betrieb alternativ zu den Peilantennen auf den Empfängereingang geschaltet werden können. Die Neuerungen im Peiler R&S DDF195 Verbesserte Empfindlichkeit Mit der neuen Peilantenne R&S ADD195 (BILD 2) konnte die Empfindlichkeit im Frequenzbereich 20 MHz 100 MHz gegenüber dem Peiler DDF190 um etwa 10 db erhöht werden. Dieser große Schritt gelang trotz gleichbleibender Antennengröße durch Umgestalten der Antennenelemente und Aufteilung in zusätzliche Teilbereiche, die intern umgeschaltet werden. Die HF-Peilantenne ADD119 und die UHF-Peilantenne ADD071 werden unverändert weiter verwendet. Verkürzte Peilzeiten Um dem Wunsch nach immer kürzeren peilbaren Signalen Rechnung zu tragen, wurde ein neuer, SDS (short-duration signal) genannter Modus für Kurzzeitsignale eingeführt, so dass nun auch Signale mit nur 10 ms Dauer problemlos erfasst und gepeilt werden können. Fernbedienung und Systemeinbindung Selbstverständlich lässt sich auch der DDF195 problemlos fernbedienen. Zur Fernsteuerung kann zum Beispiel die entsprechend modifizierte Version der Software DDF190-Control verwendet werden. Aber auch die beiden erprobten Software-Pakete ARGUS und RAMON wurden bereits an die neuen Eigenschaften des DDF195 angepasst. Franz Demmel, Ulrich Unselt Weitere Informationen und Datenblatt unter (Suchbegriff DDF195) Digital Direction Finder DDF195 LITERATUR [1] VHF-UHF-Peiler DDF190 Digitales Peilen von 20 bis 3000 MHz nach ITU- Richtlinien. Neues von Rohde&Schwarz (1996) Nr. 152, S [2] Digitaler Peiler DDF190 jetzt von 0,5 MHz bis 3000 MHz. Neues von Rohde&Schwarz (2000) Nr. 166, S

50 KURZNACHRICHTEN International Rohde&Schwarz ist bevorzugter Messtechnik-Ausrüster des australischen Militärs Der deutsche Bundeskanzler Gerhard Schröder am Rohde&Schwarz-Messestand auf der ILA. Die australische Niederlassung von R&S wurde als bevorzugter Lieferant für elektronische Messtechnik für die Australian Defence Force (ADF) ausgewählt. In den letzten 20 Jahren lieferte das Unternehmen bereits zahlreiche Geräte an die australischen Streitkräfte: Über 200 Kommunikationstester, etwa 150 Signalgeneratoren und mehr als 70 Leistungsmesser zählen mittlerweile zum Inventar der ADF. Aufgrund der langjährigen guten Erfahrungen mit den Produkten sowie dem umfangreichen Support mit Kalibrierung, Reparatur und Training wurde Rohde&Schwarz jetzt als bevorzugter Ausrüster ausgewählt. EMV-Mess-System für landesweites EMF-Monitoring Internationale Luftfahrtausstellung in Berlin Vom 6. bis fand in Berlin die ILA (Internationale Luftfahrtausstellung) statt Aussteller aus über 40 Ländern, Fachbesucher sowie mehr als 330 Fluggeräte zeigten eine neue Rekordbeteiligung. Unter dem Motto Safe and Secure Radiocomms präsentierte Rohde&Schwarz seine neuesten Entwicklungen auf dem Gebiet der geschützten und gesicherten Funkkommunikation. Neben den Software-Funkgerätefamilien M3AR (Multiband, Multimode, Multirole Airborne) und M3SR (Surface) wurden auch die Kryptogeräte ELCRODAT 4-2 und ELCRODAT 6-2 des Tochterunternehmens Rohde&Schwarz SIT GmbH gezeigt. Diese sicheren Kommunikationslösungen fanden auch Anerkennung des deutschen Bundeskanzlers Gerhard Schröder, der dem R&S-Stand einen Besuch abstattete. Rohde&Schwarz liefert erstes TETRA-Mobilfunksystem in Lateinamerika Rohde&Schwarz BICK Mobilfunk lieferte ein TETRA-Mobilfunksystem ACCESSNET -T an den staatlichen mexikanischen Energieversorger Comisión Federal de Electricidad (CFE). Das TETRA-Funknetz welches im April 2002 in Betrieb genommen wurde ist das erste Funknetz dieser Art in Lateinamerika. Das System wird für die interne Kommunikation des Serviceund Wartungspersonals von CFE genutzt. Den Ausschlag für die Entscheidung gaben die Skalierbarkeit und die Interoperabilität des Rohde&Schwarz-Systems. Dadurch kann CFE das Netz jederzeit bei Bedarf unter Verwendung der vorhandenen Komponenten ausbauen. Außerdem sichert die Interoperabilität den problemlosen Einsatz verschiedener Endgeräte anderer zertifizierter TETRA-Hersteller. Das System verfügt über zwei TETRA-Träger im Frequenzbereich von 800 MHz und stellt so sieben Verkehrskanäle für die Kommunikation bereit. Rohde& Schwarz BICK Mobilfunk plant, im Laufe dieses Jahres weitere TETRA-Systeme in dieser Region aufzubauen. INET und Rohde&Schwarz schließen Vertriebsabkommen Der amerikanische Anbieter INET und Rohde&Schwarz haben ein Vertriebsabkommen geschlossen. R&S vertreibt in Deutschland die Spectra -Multiprotokoll-Testlösungen von INET, deren wichtigster Anwendungsbereich der Signalisierungstest von Telekommunikationssystemen ist. Dabei liegt die besondere Stärke der Spectra-Lösungen in der Lastgenerierung wie beispielsweise Call Stress. Mit diesen Produkten kann R&S seine Angebotspalette für Entwicklungs- und Testlabors von Systemherstellern und Netzbetreibern ausbauen. Zur exakten Messung von elektromagnetischen Feldern (EMF) in der Umwelt, wie sie von Mobilfunk- oder Stromversorgungsanlagen ausgehen, hat Rohde&Schwarz ein Mess-System an das Bayerische Landesamt für Umweltschutz geliefert. Dies ist zugleich der Start des landesweiten EMF-Monitoring Bayern, welches die Ist-Situation und die Entwicklung der Belastung der Bevölkerung in Wohngebieten in Bayern ermitteln und verfolgen soll. Das Mess-System wurde am 24. April 2002 an den bayerischen Umweltminister Dr. Werner Schnappauf und den Präsidenten des Bayerischen Landesamtes Christoph Himmighoffen übergeben. Das mobile Mess-System besteht aus einem Mess-Empfänger, der mit einer speziellen Antennenkombination (Rundstrahler, 20 MHz bis 3 GHz) gekoppelt ist. Anhand einer Mess-Software werden die Immissionen ermittelt, ausge- 50

51 wertet und automatisch mit den Grenzwerten verglichen. So können sowohl die Höhe der Belastung als auch die Einhaltung der Grenzwerte exakt ermittelt werden. Im Rahmen des EMF-Monitoring Bayern wird das Landesamt für Umweltschutz im Laufe diesen Jahres an 400 statistisch ausgewählten Messpunkten in Bayern Daten sammeln und auswerten. Mit dieser weltweit erstmaligen flächendeckenden Erfassung der realen Belastung durch elektromagnetische Felder wird ein neuer Umweltindikator geschaffen, der es ermöglicht, die Ist- Situation besser zu beurteilen und Trends zu verfolgen, so dass bei Bedarf gegengesteuert werden kann. Umweltminister Dr. Werner Schnappauf (2.v.r.) nimmt das neue Mess-System in Empfang. Moderne Software Radios zum Schutz des Regenwaldes Rohde&Schwarz hat von der brasilianischen Luftwaffe den Auftrag für vorerst 152 Flugfunkgeräte M3AR erhalten, weitere sollen folgen. Mit den modernen Software Radios werden 76 Flugzeuge vom Typ EMB-314 Super Tucano/ ALX von Embraer ausgestattet, die ab 2003 im Rahmen des SIVAM (Sistema de Vigiláncia da Amazónia)-Projektes zum Schutz des brasilianischen Regenwaldes eingesetzt werden. Die neuen Super Tucano/ALX kontrollieren den Amazonas-Regenwald. Zum Schutz des Amazonasgebietes vor Zerstörung durch Wildrodung oder Brände und zur Überwachung von Schmuggel- und Guerillaaktivitäten hat Brasilien vor einigen Jahren das SIVAM- Projekt ins Leben gerufen, welches die Errichtung von Bodenund Luftkontrollen im Gesamtvolumen von etwa drei Milliarden Dollar zum Ziel hat. Im Rahmen dieses Projektes wird auch eine Flugzeugflotte aufgebaut, die von der brasilianischen Luftwaffe betrieben wird. Im Wettbewerb zur Ausstattung dieser Embraer-Propellerflugzeuge ALX mit Kommunikationstechnik konnte Rohde&Schwarz sich durchsetzen: Noch in diesem Jahr werden die ersten Software Radios des Typs M3AR geliefert, weitere Stückzahlen sind geplant. Den Ausschlag für die Wahl gaben, neben dem modularen Aufbau als Software Radio, die Möglichkeiten zur störsicheren und geschützten Sprach- und Datenübertragung. Digitales TV-Netz in Taiwan von Rohde&Schwarz aufgebaut Ein neues DVB-T-Fernsehnetz mit Rohde&Schwarz-Sendertechnik ist jetzt in Taiwan On Air gegangen. Das Unternehmen lieferte hierzu in kurzer Zeit drei flüssigkeitsgekühlte TV-Sender, mit denen das erste digitale TV-Netz des Landes aufgebaut wurde. Neben der langjährigen Erfahrung als weltweiter Marktführer in DVB-T-Sendetechnik gaben die kurze Lieferzeit und die umfassenden Möglichkeiten zur Fernsteuerung der Sender den Ausschlag für R&S. In Zukunft soll dieses Netz mit weiteren 30 bis 40 Sendern zu einem landesweiten Single Frequency Network ausgebaut werden. Bis Ende 2003 wollen die fünf Sende anstalten Taiwans gemeinsam insgesamt 10 bis 15 Programme ausstrahlen. Stefan Böttinger 51

52 Besuchen Sie uns im Internet: Neues von Rohde & Schwarz 174 (2002/II) PD B42622 ROHDE&SCHWARZ GmbH&Co. KG Mühldorfstraße München Postfach München Support Center: Tel. (018 05) Fax (089)