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20GHz高性能频谱仪&监测接收机
材料来源:《微波杂志》2017年11/12月刊           录入时间:2017/11/24 10:41:01

20GHz高性能频谱仪&监测接收机

High Performance 20GHz Spectrum Analyzer and Monitoring Receiver

Signal Hound,La Center, Wash., USA

SM200A是Signal Hound公司最新推出的一款模块化频谱仪。它具有高动态范围、超低相噪、极快的扫描速度以及160MHz的实时带宽。这样高性能的频谱仪以往只有最大的频谱仪厂家才能提供,并且价格非常昂贵。然而SM200A在美国的零售价只有一万多美元,这对于那些需要高性能测试仪器,同时又对价格比较敏感的用户是一个极佳的选择。SM200A是一个性价比非常高的解决方案:极大的拉低了高端频谱仪的购买成本,从而满足客户的资本预算,创造了这类客户需求的新市场。厂商在生产线上可以进行很苛刻的测量分析,不再需要由于仪器成本问题再去进行简化的生产测试。

SM200A具有100kHz-20GHz频率测试范围,160MHz的实时带宽,1THz/s的扫描速度。另外,它还具有很高的交调截点、110dB的动态范围(图1)以及足够低的相噪,对EVM的贡献不到0.1%。

图1:SM200A具有优于110dB的动态范围(定义为三阶截点减去1Hz分辨率带宽时的噪底)

独特的设计

SM200A的信号处理功能来自于两块,一块是仪器内部先进的Altera Arria-10系列FPGA,另一块是外部的PC,要求处理器为i5或i7。这个强大的处理能力组合实现了一个全功能的频谱分析仪和监测接收机平台,即使是极其苛刻的测试任务也能轻松完成。SM200A不像传统的频谱分析仪,所有的嵌入式处理都集成在一个盒子里,它的分布式处理具有无与伦比的灵活性和相当的性能,而且只需传统频谱仪成本的一小部分。传统的台式机系统想升级存储器或者改变网络接口是非常困难的,而SM200A消除了这些问题,因为它采用的是PC机,它不和专有的、昂贵的或过时的处理硬件锁在一起,随时可以更新换代或者升级。

SM200A集成的软件支持传统参数的控制,如频率扫宽/中心/开始/截止、分辨率带宽、视频带宽、参考电平、可配置的迹线和频标。该软件提供了丰富的显示功能,如2D瀑布图、频谱图、实时颜色余辉显示,以增强和简化信号识别。也有常见的数字调制信号的物理层测量工具和数字解调工具,包括:ASK、FSK、MSK、OOK、PSK和QAM。另外,还提供EMC预测工具。

SM200A内置GPS,用于时间校准和接收数据的地理位置信息标记。它可以提供±50ns精度时间戳的校正IQ数据流用以生成信号分析数据库或者经过一段时间后的移动数据采集用于以后处理。SM200A有一个内置的通用扩展端口用于各种高级功能,如在信号监测方面作为多个天线之间的零延迟切换。

Signal Hound系统可以通过PC机的以太网接口连接到网络和后端资源,这使得它在通信、数据传输、软件更新和系统管理任务等方面都可行。对于特殊的应用,通过本地应用程序接口(API),SM200A可以连接到自动监控系统或自动测试设备(ATE)。用C/C++编写、完全文档化的API支持完整的功能,如频谱扫描、设置事件触发记录、实时分析和I/Q数据流。程序员可以根据API自定义已有应用的程序开发或利用校准过的IQ数据结合用户自己的数字信号处理算法开发有针对性的应用。

SM200A的重量不到4公斤,包括散热器,并由外部9V至15V直流电源或用交流/直流适配器供电。

应用

SM200A的高动态范围和极低的相噪简直是一个“活力双雄”,它具有先进的信号测量能力。

许多单位不愿花钱买一个相噪声测试系统,尽管它是非常有用的。然而,经济适用的SM200A非常适合对相位噪声测量要求苛刻的场合,因为SM200A的本身相噪很接近最好的台式频谱仪,那些隐藏在大信号的相位噪声包络下的小信号也能很容易被观察到。图2显示了SM200A对Signal Hound的1GHz标准参考时钟的相噪测量结果。

图2:SM200A内部1GHz标准参考源的相噪

空中信号质量的互调测试可以在信号塔内部耦合器的输出中测量,也可以通过接收天线的信号来测量。无源互调(PIM)的测试是通过加入合适的高功率双工器和功率放大器来实现的,SM200A能简化像三阶交调这样比较困难的测量。

SM200A中内置的覆盖20MHz到20GHz的亚倍频程预选滤波器组将给信号监测技术人员和频谱管理者带来很大的帮助,因为SM200A对于微弱或难以捕捉的信号,即使存在大功率的带外信号时也能很容易识别出来。

SM200A在10G扫宽内任何频率点上持续10ms的信号或者20G扫宽内持续20ms的信号的截获概率是100%(100% POI),工作频率在20GHz以下、160MHz扫宽内,SM200A以500MSPS处理速率能捕捉到雷达的线性调频脉冲。

结论

SM200A提供了频谱分析和信号监测方面最高级别的性能,将于2017年12月份正式发布。它支持高要求的应用场合,如实验室、生产线、便携式和现场部署,使得用户可以得心应手。可以说,SM200A提供无与伦比的价值。

Signal Hound中国(含香港)总代理:

南京舜特科通信技术有限公司

www.sainty-tech.com


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