Download the Complete Technical Comparison Guide
ROZDZIAŁ 3. ANALIZA SYGNAŁÓW W CZASIE RZECZYWISTYM I ANALIZA SZEROKOPASMOWA
3.1 Wprowadzenie
Współczesne systemy RF i mikrofalowe coraz częściej wykorzystują szerokopasmowe schematy modulacji, sygnały ze skokową zmianą częstotliwości oraz krótkotrwałe zdarzenia przejściowe, których nie można w pełni scharakteryzować za pomocą konwencjonalnej analizy widma z przestrajaniem.
Zastosowania takie jak 5G NR FR2, Wi-Fi 7, Ultra-Wideband (UWB), radar, komunikacja satelitarna, Electronic Warfare (EW), SIGINT oraz monitoring widma wymagają analizatorów zdolnych do rejestracji setek megaherców, a nawet gigaherców widma w jednej akwizycji, przy jednoczesnym zachowaniu wysokiego zakresu dynamicznego, ciągłej akwizycji sygnału oraz szybkiego przetwarzania cyfrowego.
Chociaż serie Ceyear 4052, R&S FSV3000 i R&S FSVA3000 obsługują szerokopasmową analizę sygnałów, ich architektury cyfrowego toru IF znacznie się różnią. W niniejszym rozdziale porównano Instantaneous Analysis Bandwidth, możliwości przetwarzania w czasie rzeczywistym, parametry akwizycji I/Q oraz architekturę interfejsów, wyłącznie na podstawie oficjalnych specyfikacji producentów.
3.2 INSTANTANEOUS ANALYSIS BANDWIDTH
Instantaneous Analysis Bandwidth (IABW) określa maksymalną szerokość widma, która może być jednocześnie poddana digitalizacji i przetwarzaniu bez przestrajania lokalnego oscylatora. W przeciwieństwie do tradycyjnej analizy z przestrajaniem, szerokie pasmo analizy chwilowej umożliwia jednoczesną obserwację wielu sygnałów, krótkotrwałych zdarzeń przejściowych oraz modulacji szerokopasmowych.
Tabela 3-1. Opcje Instantaneous Analysis Bandwidth
| Analysis Bandwidth | Ceyear 4052 | R&S FSV3000 | R&S FSVA3000 |
|---|---|---|---|
| Standard | 10 MHz | 10 MHz | 10 MHz |
| Opcja 1 | H38-40 → 40 MHz | B40 → 40 MHz | B40 → 40 MHz |
| Opcja 2 | H38-200 → 200 MHz | B200 → 200 MHz | B200 → 200 MHz |
| Opcja 3 | H38-400 → 400 MHz | — | B400 → 400 MHz |
| Opcja 4 | H38-600 → 600 MHz | — | B601 → 600 MHz |
| Opcja 5 | H38-1200 → 1.2 GHz | — | B1001 → 1 GHz |
Ocena techniczna
Wszystkie trzy rodziny analizatorów oferują standardowo pasmo analizy 10 MHz, które można rozszerzyć za pomocą opcjonalnych modułów cyfrowego toru IF.
R&S FSV3000 obsługuje pasmo analizy do 200 MHz, co pokrywa wymagania LTE, Wi-Fi 6E oraz większości konwencjonalnych systemów komunikacyjnych.
R&S FSVA3000 rozszerza dostępne pasmo do 1 GHz za pomocą opcji B1001, dzięki czemu nadaje się do szerokopasmowych systemów komunikacyjnych oraz zaawansowanych prac badawczych RF.
Ceyear 4052 oferuje najszerszy zakres możliwości rozbudowy, obejmujący 200 MHz, 400 MHz, 600 MHz oraz 1.2 GHz (opcja H38-1200). Dostępność konfiguracji pośrednich pozwala zoptymalizować koszt systemu poprzez wybór pasma odpowiadającego wymaganiom konkretnego zastosowania.
3.3 Przydatność w poszczególnych zastosowaniach
Tabela 3-2. Typowe wymagania aplikacyjne
| Zastosowanie | Typowe wymagane pasmo | Ceyear 4052 | R&S FSV3000 | R&S FSVA3000 |
|---|---|---|---|---|
| GSM / WCDMA | <20 MHz | ✔ | ✔ | ✔ |
| LTE | 20 MHz | ✔ | ✔ | ✔ |
| 5G NR FR1 | 100 MHz | ✔ | ✔ | ✔ |
| Wi-Fi 6E | 160 MHz | ✔ | ✔ | ✔ |
| 5G NR FR2 | 400 MHz | ✔ | ✖ | ✔ |
| Wi-Fi 7 | 320 MHz | ✔ | ✖ | ✔ |
| Ultra-Wideband (UWB) | 500 MHz | ✔ | ✖ | ✔ |
| Radar szerokopasmowy | 500 MHz–1 GHz | ✔ | ✖ | ✔ |
| Electronic Warfare (EW) | preferowane >1 GHz | ✔ | ✖ | ○ |
| Monitoring widma | Szerokie pasmo jest korzystne | ✔ | ✔ | ✔ |
Ocena techniczna
W przypadku tradycyjnych systemów komunikacyjnych pasmo analizy 160 MHz jest zazwyczaj wystarczające. Jednak rozwijające się zastosowania, takie jak Wi-Fi 7, radary szerokopasmowe oraz Electronic Warfare, coraz częściej wymagają kilkuset megaherców lub większej szerokości pasma analizy chwilowej.
W takich zastosowaniach szersza architektura cyfrowego toru IF zastosowana w Ceyear 4052 i FSVA3000 znacząco skraca czas pomiaru i eliminuje konieczność wykonywania wielu kolejnych przemiatań częstotliwości.
3.5 Ocena techniczna
Porównanie wskazuje na trzy odmienne podejścia architektoniczne.
R&S FSV3000 jest zoptymalizowany pod kątem konwencjonalnych pomiarów RF oraz środowisk produkcyjnych, w których pasmo analizy do 200 MHz spełnia wymagania większości standardów komunikacyjnych.
R&S FSVA3000 łączy wysokiej klasy parametry RF z Instantaneous Analysis Bandwidth wynoszącym 1 GHz, dzięki czemu dobrze sprawdza się w zaawansowanych badaniach systemów komunikacyjnych, rozwoju systemów radarowych oraz charakteryzacji laboratoryjnej.
Ceyear 4052 oferuje najszerszą skalowalność pasma — od 10 MHz do 1.2 GHz poprzez jasno zdefiniowane opcje sprzętowe. Dostępność pośrednich wariantów pasma 200 MHz, 400 MHz i 600 MHz zapewnia większą elastyczność konfiguracji niż w porównywanych urządzeniach i umożliwia wybór najbardziej opłacalnego rozwiązania dla konkretnego zastosowania. Instantaneous Analysis Bandwidth wynoszący 1.2 GHz jest szczególnie korzystny w szerokopasmowych systemach radarowych, Electronic Warfare, SIGINT oraz systemach komunikacji bezprzewodowej nowej generacji.
3.2 REAL-TIME SPECTRUM ANALYSIS
Wprowadzenie
Real-Time Spectrum Analysis (RTSA) umożliwia ciągłą obserwację widma RF bez przerw w akwizycji, pozwalając na wykrywanie transmisji impulsowych, sygnałów z przeskokiem częstotliwości, sporadycznych zakłóceń oraz innych krótkotrwałych zdarzeń, które mogą pozostać niewykryte podczas konwencjonalnej analizy widma z przestrajaniem.
W porównaniu z tradycyjnymi pomiarami z przestrajaniem RTSA w sposób ciągły digitalizuje i przetwarza wejściowy sygnał RF w określonym paśmie chwilowym, umożliwiając jednoczesną analizę w dziedzinie czasu i częstotliwości oraz wykorzystanie zaawansowanych funkcji wyzwalania i Persistence.
Ceyear 4052, R&S FSV3000 oraz R&S FSVA3000 oferują funkcje Real-Time Spectrum Analysis. Dostępne specyfikacje producentów różnią się jednak znacząco pod względem zakresu publikowanych danych ilościowych. Z tego względu w niniejszym rozdziale porównano wyłącznie parametry jednoznacznie określone przez producentów.
Tabela 3-4. Przegląd funkcji Real-Time Spectrum Analysis
| Parametr | Ceyear 4052 | R&S FSV3000 | R&S FSVA3000 |
|---|---|---|---|
| Real-Time Spectrum Analysis | Obsługiwana | Obsługiwana | Obsługiwana |
| Wyświetlanie widma w czasie rzeczywistym | Tak | Tak | Tak |
| Waterfall Display | Tak | Tak | Tak |
| Spectrogram | Tak | Tak | Tak |
| Persistence Display | Tak | Tak | Tak |
| Density Display | Tak | Tak | Tak |
| Frequency Mask Trigger | Obsługiwany | Obsługiwany | Obsługiwany |
| Time Trigger | Obsługiwany | Obsługiwany | Obsługiwany |
| Power Trigger | Obsługiwany | Obsługiwany | Obsługiwany |
Ocena techniczna
Wszystkie trzy rodziny analizatorów oferują nowoczesną, opartą na FPGA analizę widma w czasie rzeczywistym, zapewniając ciągłą wizualizację widma RF oraz obsługę typowych mechanizmów wyzwalania wykorzystywanych podczas analizy sygnałów przejściowych.
Chociaż ogólny zakres funkcjonalny jest podobny, producenci publikują znacząco różny zakres ilościowych danych dotyczących wydajności. Bezpośrednie porównanie wartości liczbowych jest zatem możliwe wyłącznie dla parametrów określonych w porównywalny sposób.
3.2.1 Opublikowane parametry Real-Time Performance
W przeciwieństwie do kart katalogowych Rohde & Schwarz specyfikacja Ceyear 4052 zawiera ilościowe parametry przetwarzania w czasie rzeczywistym. Opublikowane wartości pozwalają dokładniej ocenić możliwości analizatora w zakresie przetwarzania krótkotrwałych sygnałów przejściowych.
| Parametr | Ceyear 4052 | R&S FSV3000 | R&S FSVA3000 |
|---|---|---|---|
| Maksymalne pasmo analizy w czasie rzeczywistym | 400 MHz | Nie określono | 200 MHz (z opcją K200R) |
| 100% czas przechwycenia w dziedzinie częstotliwości | < 0.6 µs | Nie określono | Nie określono |
| Czas przechwycenia w dziedzinie czasu | < 2 ns | Nie określono | Nie określono |
| Szybkość przetwarzania widma | 1 500 000 widm/s | Nie określono | Nie określono |
Ocena techniczna
Zgodnie z opublikowaną specyfikacją Ceyear 4052 zapewnia pasmo analizy w czasie rzeczywistym do 400 MHz, 100% czas przechwycenia w dziedzinie częstotliwości poniżej 0.6 µs, czas przechwycenia w dziedzinie czasu poniżej 2 ns oraz maksymalną szybkość przetwarzania wynoszącą 1.5 miliona widm na sekundę. Parametry te charakteryzują zdolność analizatora do wykrywania krótkotrwałych sygnałów przejściowych podczas ciągłej pracy w trybie Real-Time.
Aktualnie dostępne dokumenty specyfikacyjne R&S FSV3000 i FSVA3000 potwierdzają obsługę Real-Time Spectrum Analysis. W przypadku FSVA3000 podawane jest dodatkowo maksymalne pasmo analizy w czasie rzeczywistym wynoszące 200 MHz z opcjonalną aplikacją R&S®FSV3-K200R (ograniczone przez zainstalowaną opcję pasma analizy); FSV3000 nie oferuje odpowiednika tej opcji. W żadnej z kart katalogowych R&S nie podano wartości czasu przechwycenia ani szybkości aktualizacji widma, które byłyby bezpośrednio porównywalne z parametrami Ceyear. W konsekwencji bezpośrednie porównanie liczbowe jest możliwe wyłącznie w zakresie pasma Real-Time i nie może zostać przeprowadzone dla pozostałych parametrów na podstawie oficjalnych kart katalogowych.
3.2.2 Wizualizacja sygnałów w czasie rzeczywistym
Wszystkie trzy rodziny analizatorów oferują wiele trybów wizualizacji umożliwiających obserwację przejściowych zachowań sygnałów RF.
Tabela 3-6. Funkcje wizualizacji w czasie rzeczywistym
| Funkcja | Ceyear 4052 | R&S FSV3000 | R&S FSVA3000 |
|---|---|---|---|
| Wyświetlanie widma | ✔ | ✔ | ✔ |
| Waterfall | ✔ | ✔ | ✔ |
| Spectrogram | ✔ | ✔ | ✔ |
| Persistence | ✔ | ✔ | ✔ |
| Density Display | ✔ | ✔ | ✔ |
| Funkcje markerów | ✔ | ✔ | ✔ |
| Wyświetlanie w dziedzinie czasu | ✔ | ✔ | ✔ |
Ocena techniczna
Funkcje te umożliwiają jednoczesną analizę przejściowych zachowań sygnałów RF zarówno w dziedzinie częstotliwości, jak i czasu. Tryby Waterfall i Persistence są szczególnie przydatne podczas identyfikacji transmisji impulsowych, sporadycznych zakłóceń oraz sygnałów z przeskokiem częstotliwości, które mogą być trudne do zaobserwowania podczas konwencjonalnych pomiarów z przestrajaniem.
3.2.3 Ocena techniczna
Wszystkie trzy urządzenia zapewniają rozbudowane funkcje Real-Time Spectrum Analysis odpowiednie dla współczesnych pomiarów RF, w tym wykrywania sygnałów impulsowych, analizy zakłóceń oraz monitoringu widma.
Podstawowa różnica nie dotyczy samej dostępności funkcji RTSA, lecz zakresu publikowanych parametrów wydajnościowych.
Karta katalogowa Ceyear 4052 zawiera ilościowe parametry Real-Time Performance, w tym pasmo analizy w czasie rzeczywistym 400 MHz, czas przechwycenia w dziedzinie częstotliwości poniżej jednej mikrosekundy oraz szybkość przetwarzania 1.5 miliona widm na sekundę, co pozwala bezpośrednio ocenić możliwości urządzenia w zakresie analizy krótkotrwałych sygnałów przejściowych.
Aktualnie dostępne dokumenty specyfikacyjne Rohde & Schwarz FSV3000 i FSVA3000 potwierdzają dostępność Real-Time Spectrum Analysis oraz powiązanych funkcji wizualizacji, jednak nie publikują równoważnych ilościowych parametrów przetwarzania sygnałów przejściowych. Z tego względu na podstawie samych oficjalnych specyfikacji nie można przeprowadzić obiektywnego porównania liczbowego wydajności przetwarzania w czasie rzeczywistym.
Czytaj dalej
Ten artykuł jest częścią serii Technical Comparison Guide: Ceyear 4052 vs. R&S FSV3000 vs. R&S FSVA3000. Przejdź do kolejnych rozdziałów, aby szczegółowo zapoznać się z poszczególnymi aspektami parametrów i możliwości pomiarowych:
- Article 1 - EXECUTIVE SUMMARY
- Article 2 - FREQUENCY AND PHASE NOISE PERFORMANCE
- Article 3 - DANL, DYNAMIC RANGE AND LINEARITY
- Article 4 - AMPLITUDE ACCURACY, MEASUREMENT UNCERTAINTY AND RF PERFORMANCE SUMMARY
- Article 5 - INSTANTANEOUS ANALYSIS BANDWIDTH AND REAL-TIME SPECTRUM ANALYSIS (Current article)
- Article 6 - I/Q ACQUISITION, RECORDING & STREAMING
- Article 7 - MEASUREMENT APPLICATIONS & SOFTWARE OPTIONS
- Article 8 - RECOMMENDED APPLICATIONS & INSTRUMENT SELECTION AND COMPARISON SUMMARY
Doradztwo techniczne
Potrzebujesz pomocy w doborze lub konfiguracji odpowiedniego urządzenia? Nasi eksperci doradzą w zakresie urządzeń, kompatybilnych akcesoriów i wymagań technicznych.
Kontakt: tm@sea-ceyear.com
