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KAPITEL 2.1 FREQUENZEIGENSCHAFTEN

Einführung

Die Frequenzperformance zählt zu den grundlegenden Eigenschaften eines modernen Signal- und Spektrumanalysators. Sie beeinflusst unmittelbar die Messgenauigkeit, Langzeitstabilität und Empfängerperformance sowie die Möglichkeiten zur Charakterisierung moderner HF-, Mikrowellen- und Millimeterwellensysteme.

Dieser Abschnitt vergleicht die frequenzbezogenen Spezifikationen der Ceyear 4052 Series, der Rohde & Schwarz FSV3000 Series und der Rohde & Schwarz FSVA3000 Series. Betrachtet werden Frequenzbereich, Stabilität der Frequenzreferenz, Frequenzauflösung, Markergenauigkeit und Sweep-Eigenschaften. Alle Werte stammen aus den offiziellen Herstellerspezifikationen.

 

Tabelle 2-1. Frequenzbereich

Parameter Ceyear 4052 R&S FSV3000 R&S FSVA3000 Technische Bewertung
Niedrigste Frequenz (DC-gekoppelt) 2 Hz 10 Hz 10 Hz (2 Hz mit Option B710) 4052
Niedrigste Frequenz (AC-gekoppelt) 10 MHz 10 MHz 10 MHz Gleichwertig
Höchste Standardfrequenz 50 GHz 50 GHz 50 GHz Gleichwertig
Maximale Frequenz mit Optionen 50 GHz 50 GHz 54 GHz FSVA3000
Anzahl verfügbarer Frequenzmodelle 8 6 6 4052
Frequenzmodelle 4 / 8 / 13.6 / 18 / 26.5 / 40 / 45 / 50 GHz 4 / 7.5 / 13.6 / 30 / 44 / 50 GHz 4 / 7.5 / 13.6 / 30 / 44 / 50 (54) GHz 4052
Frequenzauflösung 0.01 Hz 0.01 Hz 0.01 Hz Gleichwertig
Frequenzerweiterung — — Optional bis 54 GHz FSVA3000

 

Technische Einordnung

Alle drei Analysatorfamilien decken den vollständigen HF- und Mikrowellenbereich bis 50 GHz ab. Die Ceyear 4052 Series bietet die größte Auswahl an standardmäßigen Frequenzmodellen und ermöglicht damit eine gezielte Anpassung der Gerätekonfiguration und der Investitionskosten an die jeweilige Anwendung. Der FSVA3000 ist das einzige der drei Geräte, dessen Frequenzbereich über eine optionale Hardwareerweiterung auf 54 GHz erweitert werden kann.

 

Tabelle 2-2. Performance der Frequenzreferenz

Parameter Ceyear 4052 R&S FSV3000 R&S FSVA3000 Technische Bewertung
Interne Referenz 10 MHz 10 MHz 10 MHz Gleichwertig
Frequenzauflösung 0.01 Hz 0.01 Hz 0.01 Hz Gleichwertig
Alterung ±5×10⁻¹⁰/Tag 1×10⁻⁶/Jahr 1×10⁻⁶/Jahr 4052
OCXO-Option Verfügbar Verfügbar Verfügbar Gleichwertig
Temperaturstabilität ±1.5×10⁻⁸ 1×10⁻⁶ (Std), 1×10⁻⁸ (OCXO) 1×10⁻⁶ (Std), 1×10⁻⁸ (OCXO) Vergleichbar
Kalibriergenauigkeit ±4×10⁻⁸ 5×10⁻⁷ (Std), 5×10⁻⁸ (OCXO) 5×10⁻⁷ (Std), 5×10⁻⁸ (OCXO) Vergleichbar

 

Technische Einordnung

Alle drei Analysatoren verwenden hochstabile 10-MHz-Referenzoszillatoren und bieten optionale OCXO-Referenzen für Anwendungen mit erhöhten Anforderungen an die Langzeitstabilität.

Ceyear spezifiziert die Alterung pro Tag, während Rohde & Schwarz diesen Parameter auf Jahresbasis angibt. Aufgrund dieser unterschiedlichen Spezifikationsmethoden sollten die veröffentlichten Zahlenwerte nicht ohne entsprechende Umrechnung und Berücksichtigung der jeweiligen Messbedingungen direkt miteinander verglichen werden.

 

Tabelle 2-3. Frequenzanzeige und Markergenauigkeit

Parameter Ceyear 4052 R&S FSV3000 R&S FSVA3000 Technische Bewertung
Markerauflösung 1 Hz 1 Hz 1 Hz Gleichwertig
Auflösung des Frequenzzählers 0.1 Hz 0.001 Hz 0.001 Hz R&S
Formel für Markergenauigkeit Ja Ja Ja Gleichwertig
Genauigkeit des Frequenzzählers Spezifiziert Spezifiziert Spezifiziert Gleichwertig

 

Tabelle 2-4. Sweep-Eigenschaften

Parameter Ceyear 4052 R&S FSV3000 R&S FSVA3000 Technische Bewertung
Sweep-Bereich 0 Hz bis Max. 0 Hz bis Max. 0 Hz bis Max. Gleichwertig
Minimale Sweep-Zeit 1 µs 1 µs 1 µs Gleichwertig
Maximale Sweep-Zeit 16000 s 16000 s 16000 s Gleichwertig
Minimale Sweep-Span 10 Hz 10 Hz 10 Hz Gleichwertig
Maximale Anzahl Sweep-Punkte 120001 100001 100001 4052
EMI-Sweep-Punkte — 200001 200001 R&S

 

Technische Einordnung

Die drei Analysatoren bieten insgesamt sehr ähnliche Sweep-Eigenschaften. Der Ceyear 4052 unterstützt jedoch eine höhere maximale Anzahl an Standard-Sweep-Punkten. Die Geräte von Rohde & Schwarz ermöglichen dagegen in Verbindung mit der EMI-Messapplikation bis zu 200001 Sweep-Punkte.

 

Zusammenfassung der Frequenzeigenschaften

Kategorie Führend Anmerkungen
Niedrigste Frequenz Ceyear 4052 2 Hz standardmäßig verfügbar
Maximale Frequenz FSVA3000 Bis 54 GHz mit optionaler Erweiterung
Flexibilität der Frequenzmodelle Ceyear 4052 Acht Standard-Frequenzkonfigurationen
Frequenzauflösung Gleichstand 0.01 Hz bei allen Analysatoren
Stabilität der Frequenzreferenz Vergleichbar Vergleichbare hochstabile Referenzarchitekturen
Sweep-Performance Gleichstand Vergleichbare Performance mit anwendungsspezifischen Vorteilen
Frequenzabdeckung Gleichstand Alle Geräte decken den Mikrowellenbereich bis 50 GHz vollständig ab

 

2.2 PHASE-NOISE-PERFORMANCE

Einführung

Phase Noise ist einer der wichtigsten Kennwerte für die spektrale Reinheit moderner Signal- und Spektrumanalysatoren. Sie bestimmt maßgeblich, wie gut ein Analysator schwache Signale in unmittelbarer Nähe starker Träger erfassen und voneinander unterscheiden kann.

Damit beeinflusst die Phase-Noise-Performance direkt Anwendungen wie die Charakterisierung von Oszillatoren, Adjacent-Channel-Messungen, Radarsignalanalyse, Satellitenkommunikation und anspruchsvolle Empfängertests.

In diesem Abschnitt wird die Phase-Noise-Performance der Ceyear 4052 Series, der Rohde & Schwarz FSV3000 Series und der Rohde & Schwarz FSVA3000 Series anhand der offiziellen Herstellerspezifikationen bei einer Trägerfrequenz von 1 GHz verglichen.

 

Tabelle 2-5. Vergleich des SSB Phase Noise bei 1 GHz Trägerfrequenz

Offset-Frequenz Ceyear 4052 R&S FSV3000 R&S FSVA3000 Technische Bewertung
100 Hz −95 dBc/Hz < −91 dBc/Hz < −95 dBc/Hz Gleichstand (4052 / FSVA3000)
1 kHz −112 dBc/Hz < −101 dBc/Hz < −115 dBc/Hz FSVA3000
10 kHz −122 dBc/Hz < −107 dBc/Hz < −120 dBc/Hz Ceyear 4052
100 kHz −122 dBc/Hz < −115 dBc/Hz < −125 dBc/Hz FSVA3000
1 MHz −135 dBc/Hz < −135 dBc/Hz < −137 dBc/Hz FSVA3000
10 MHz Nicht spezifiziert −150 dBc/Hz (typ.) −152 dBc/Hz (typ.) FSVA3000

 

Technische Einordnung

Aus den veröffentlichten Spezifikationen lassen sich mehrere relevante Schlussfolgerungen ableiten.

Der R&S FSVA3000 weist über den größten Teil der betrachteten Offset-Frequenzen das niedrigste Phase Noise auf und ist damit insbesondere für die präzise Charakterisierung von Oszillatoren, Ultra-Low-Phase-Noise-Messungen und metrologische Anwendungen ausgelegt.

Der Ceyear 4052 erreicht jedoch ebenfalls eine sehr wettbewerbsfähige Phase-Noise-Performance:

  • bei 100 Hz Offset entspricht die Spezifikation der des FSVA3000;
  • bei 1 kHz beträgt der Unterschied lediglich 3 dB;
  • bei 10 kHz ist die spezifizierte Performance um 2 dB besser als beim FSVA3000;
  • bei 100 kHz beträgt der Unterschied lediglich 2 dB;
  • bei 1 MHz beträgt der Unterschied ebenfalls lediglich 2 dB.

Diese Werte zeigen, dass der Ceyear 4052 hinsichtlich der Phase-Noise-Performance der High-Performance-Klasse zuzuordnen ist und nicht der Klasse konventioneller Mid-Range-Spektrumanalysatoren.

 

Tabelle 2-7. Vergleich Residual FM

Parameter Ceyear 4052 R&S FSV3000 R&S FSVA3000 Technische Bewertung
Residual FM ≤ (0.25 Hz × N) p-p* < 0.5 Hz RMS < 0.1 Hz RMS Unterschiedliche Messmethodik

* Gemessen mit 10 Hz RBW und 10 Hz VBW; spezifizierter Wert innerhalb von 20 ms, wobei N dem Frequenzmultiplikationsfaktor des Lokaloszillators entspricht.

 

Wichtiger Hinweis

Die angegebenen Residual-FM-Werte sind nicht direkt numerisch miteinander vergleichbar.

Ceyear spezifiziert:

  • Peak-to-Peak (p-p);
  • Abhängigkeit vom LO-Multiplikationsfaktor (N);
  • Beobachtungsintervall von 20 ms.

Rohde & Schwarz spezifiziert:

  • RMS-Wert;
  • eine andere Detektormethodik;
  • abweichende Messbedingungen.

Daher lässt sich allein anhand der veröffentlichten Residual-FM-Werte keine technisch belastbare Aussage darüber treffen, welches Gerät die bessere Performance bietet. Für einen aussagekräftigen Vergleich wären identische Messbedingungen und eine einheitliche Bewertungsmethodik erforderlich.

 

Tabelle 2-8. Phase-Noise-Architektur

Merkmal Ceyear 4052 R&S FSV3000 R&S FSVA3000
High-Performance-Synthesizer ✔ ✔ ✔
Ultra-Low-Phase-Noise-Option — ✔ (B710) ✔ (B710)
Betrieb bei niedrigen Frequenzen bis 2 Hz ✔ ✔ ✔ (B710)
Für Oszillatormessungen optimiert ✔ ✔ ✔✔
Für Radaranwendungen geeignet ✔✔ ✔ ✔✔
Für Satellitenkommunikation geeignet ✔✔ ✔ ✔✔
Für Präzisionsmetrologie geeignet ✔ ✔ ✔✔

 

Weiterlesen

Dieser Artikel ist Teil des Technischen Vergleichs: Ceyear 4052 vs R&S FSV3000 vs R&S FSVA3000. Die weiteren Artikel behandeln die einzelnen Performance- und Funktionsbereiche im Detail:

 

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