Нередко инженерами поднимается вопрос: а стоит ли тратить время на трудоемкие измерения реального динамического диапазона, свободного от интермодуляционных искажений, в спектроанализаторе? С точки зрения разработчиков анализаторов спектра СК4-БЕЛАН 240М/400М главный смысл подобных измерений в том, что они являются средством «интегральной оценки» базовых метрологических характеристик (общего «уровня») тестируемого прибора. При правильных измерениях интермодуляции пользователь может оценить не только линейность СВЧ тракта прибора в терминах IP3, но и максимальный диапазон по IMD и SFDR, обеспечиваемый модулем цифровой обработки (оконечным АЦП) анализатора, а также (косвенным образом) и фазовый шум гетеродинов анализатора. Поэтому измерения интермодуляции, несмотря на сложность их выполнения, представляют достаточно большой практический интерес. Ниже мы приводим результаты сравнительных тестов, выполненных в разное время, с наиболее популярными в отрасли анализаторами от разных производителей. Мы думаем, что такой «сравнительный тест-драйв» может оказаться полезным не только для пользователей наших анализаторов, но и для пользователей конкурентных приборов.
СК4-БЕЛАН 240М vs AGILENT PXA N9030A vs ROHDE & SCHWARZ FSW
(сентябрь 2016)
Тест 1. На вход трех приборов последовательно подается двухтональный сигнал на частоте 500 МГц с разносом по частоте 30 кГц. В качестве испытательных генераторов используются два Agilent E4438C/506/UNJ. Динамический диапазон по интермодуляции оценивается для опорных уровней -10 дБм (аттенюатор 10 дБ), -20 дБм (аттенюатор 0 дБ), -30 дБм (аттенюатор 0 дБ). Примечание: здесь и в следующих тестах для опорного уровня -30 дБм в N9030A используется фильтр ПЧ 100 Гц (а не 10 Гц, как на СК4-БЕЛАН 240М и FSW). Это связано с тем, что у N9030A 100 Гц — это последний «разверточный» (swept) фильтр, обеспечивающий приемлемую скорость измерения. При переходе же в быстрый FFT режим у N9030A интермодуляционные искажения резко возрастают на 10-15 дБ.
Тест 2. На вход трех приборов последовательно подается двухтональный сигнал на частоте 1 ГГц с разносом по частоте 30 кГц. В качестве испытательных генераторов используются два Agilent E4438C/506/UNJ. Динамический диапазон по интермодуляции оценивается для опорных уровней -10 дБм (аттенюатор 10 дБ), -20 дБм (аттенюатор 0 дБ), -30 дБм (аттенюатор 0 дБ).
Тест 3. На вход трех приборов последовательно подается двухтональный сигнал на частоте 2100 МГц с разносом по частоте 30 кГц. В качестве испытательных генераторов используются два Agilent E4438C/506/UNJ. Динамический диапазон по интермодуляции оценивается для опорных уровней -10 дБм (аттенюатор 10 дБ), -20 дБм (аттенюатор 0 дБ), -30 дБм (аттенюатор 0 дБ).
Тест 4. На вход трех приборов последовательно подается двухтональный сигнал на частоте 5 ГГц с разносом по частоте 30 кГц. В качестве испытательных генераторов используются два Agilent E4438C/506/UNJ. Динамический диапазон по интермодуляции оценивается для опорных уровней -10 дБм (аттенюатор 10 дБ), -20 дБм (аттенюатор 0 дБ), -30 дБм (аттенюатор 0 дБ).
СК4-БЕЛАН 400М vs AGILENT PSA E4440A
(июль 2013)
При проведении измерений интермодуляционных искажений СК4-БЕЛАН 400М (заводской номер #035) использовалось следующее вспомогательное оборудование: в качестве испытательных генераторов для формирования твухтонального сигнала использовались Anritsu MG3694C (8 МГц...40 ГГц) и Anritsu MG3695C (8 МГц...50 ГГц), в качестве суммирующего устройства использовался делитель мощности Agilent 11667B (DC...26,5 ГГц), для дополнительной развязки между генераторами применялись фиксированные аттенюаторы с номинальным значением ослабления 10 дБ. В генераторах был выключен режим АРМ, уровень выставлялся в режиме фиксированной регулировки усиления при помощи ваттмерта Anritsu ML2496A с прецизионным детектором MA2444D. В СК4-БЕЛАН 400М установлен режим тракта Optimal IMD. Для сравнительных целей применялся анализатор спектра Agilent PSA E4440A.
На рисунке 1 показаны типичные интермодуляционные искажения 3-его порядка СК4-БЕЛАН 240M/400M (справа) на частоте 500 МГц в сравнении с прибором Agilent PSA E4440A (слева). Первый ряд спектрограмм показывает интермодуляционную динамику при входном двухтональном сигнале -10 дБм. Установки обоих приборов: опорный уровень -10 дБм, аттенюатор 0 дБ, фильтр ПЧ 1 кГц, полоса обзора 300 кГц. Второй ряд спектрограмм показывает интермодуляционную динамику при входном двухтональном сигнале -20 дБм. Установки обоих приборов: опорный уровень -20 дБм, аттенюатор 0 дБ, фильтр ПЧ 100 Гц, полоса обзора 300 кГц. Третий ряд спектрограмм показывает интермодуляционную динамику при входном двухтональном сигнале -30 дБм. Установки обоих приборов: опорный уровень -30 дБм, аттенюатор 0 дБ, фильтр ПЧ 10 Гц, полоса обзора 300 кГц.
Рисунок 1.
На рисунке 2 показаны типичные интермодуляционные искажения 3-его порядка СК4-БЕЛАН 240M/400M (справа) на частоте 1 ГГц в сравнении с прибором Agilent PSA E4440A (слева). Первый ряд спектрограмм показывает интермодуляционную динамику при входном двухтональном сигнале -10 дБм. Установки обоих приборов: опорный уровень -10 дБм, аттенюатор 0 дБ, фильтр ПЧ 1 кГц, полоса обзора 300 кГц. Второй ряд спектрограмм показывает интермодуляционную динамику при входном двухтональном сигнале -20 дБм. Установки обоих приборов: опорный уровень -20 дБм, аттенюатор 0 дБ, фильтр ПЧ 100 Гц, полоса обзора 300 кГц. Третий ряд спектрограмм показывает интермодуляционную динамику при входном двухтональном сигнале -30 дБм. Установки обоих приборов: опорный уровень -30 дБм, аттенюатор 0 дБ, фильтр ПЧ 10 Гц, полоса обзора 300 кГц. Четвертый ряд спектрограмм показывает предельную интермодуляционную динамику при входном двухтональном сигнале -30 дБм. Установки обоих приборов: масштаб 130 дБ на экран, опорный уровень -30 дБм, аттенюатор 0 дБ, фильтр ПЧ 1 Гц, полоса обзора 300 кГц.
Рисунок 2.
На рисунке 3 показаны типичные интермодуляционные искажения 3-его порядка СК4-БЕЛАН 240M/400M (справа) на частоте 5 ГГц в сравнении с прибором Agilent PSA E4440A (слева). Первый ряд спектрограмм показывает интермодуляционную динамику при входном двухтональном сигнале -10 дБм. Установки обоих приборов: опорный уровень -10 дБм, аттенюатор 0 дБ, фильтр ПЧ 1 кГц, полоса обзора 300 кГц. Второй ряд спектрограмм показывает интермодуляционную динамику при входном двухтональном сигнале -20 дБм. Установки обоих приборов: опорный уровень -20 дБм, аттенюатор 0 дБ, фильтр ПЧ 100 Гц, полоса обзора 300 кГц. Третий ряд спектрограмм показывает интермодуляционную динамику при входном двухтональном сигнале -30 дБм. Установки обоих приборов: опорный уровень -30 дБм, аттенюатор 0 дБ, фильтр ПЧ 10 Гц, полоса обзора 300 кГц.
Рисунок 3.
На рисунке 4 показаны типичные интермодуляционные искажения 3-его порядка СК4-БЕЛАН 240M/400M (справа) на частоте 10 ГГц в сравнении с прибором Agilent PSA E4440 (слева). Первый ряд спектрограмм показывает интермодуляционную динамику при входном двухтональном сигнале -10 дБм. Установки обоих приборов: опорный уровень -10 дБм, аттенюатор 0 дБ, фильтр ПЧ 1 кГц, полоса обзора 300 кГц. Второй ряд спектрограмм показывает интермодуляционную динамику при входном двухтональном сигнале -20 дБм. Установки обоих приборов: опорный уровень -20 дБм, аттенюатор 0 дБ, фильтр ПЧ 100 Гц, полоса обзора 300 кГц. Третий ряд спектрограмм показывает интермодуляционную динамику при входном двухтональном сигнале -30 дБм. Установки обоих приборов: опорный уровень -30 дБм, аттенюатор 0 дБ, фильтр ПЧ 10 Гц, полоса обзора 300 кГц.
Рисунок 4.
На рисунке 5 показаны типичные интермодуляционные искажения 3-его порядка СК4-БЕЛАН 240M/400M (справа) на частоте 20 ГГц в сравнении с прибором Agilent PSA E4440 (слева). Первый ряд спектрограмм показывает интермодуляционную динамику при входном двухтональном сигнале -10 дБм. Установки обоих приборов: опорный уровень -10 дБм, аттенюатор 0 дБ, фильтр ПЧ 1 кГц, полоса обзора 300 кГц. Второй ряд спектрограмм показывает интермодуляционную динамику при входном двухтональном сигнале -20 дБм. Установки обоих приборов: опорный уровень -20 дБм, аттенюатор 0 дБ, фильтр ПЧ 30 Гц, полоса обзора 300 кГц. Третий ряд спектрограмм показывает интермодуляционную динамику при входном двухтональном сигнале -30 дБм. Установки обоих приборов: опорный уровень -30 дБм, аттенюатор 0 дБ, фильтр ПЧ 3 Гц, полоса обзора 300 кГц.
Рисунок 5.
СК4-БЕЛАН 240М vs ANRITSU MS2830A
(май 2014)
На вход обоих приборов последовательно подается двухтональный сигнал на частотах 1 ГГц, 2 ГГц и 3 ГГц с разносом по частоте 60 кГц (эта «нетипичная» величина расстройки использовалась, чтобы уйти от слишком высоких фазовых шумов анализатора MS2830A). В качестве испытательных генераторов для формирования твухтонального сигнала использовались Anritsu MG3694C/3X (8 МГц...40 ГГц) и Anritsu MG3695C (8 МГц...50 ГГц), в качестве суммирующего устройства использовался делитель мощности Agilent 11667B (DC...26,5 ГГц), для дополнительной развязки между генераторами применялись фиксированные аттенюаторы с номинальным значением ослабления 10 дБ. В генераторах был выключен режим АРМ, уровень выставлялся в режиме фиксированной регулировки усиления при помощи ваттмерта Anritsu ML2496A с прецизионным детектором MA2444D. Динамический диапазон по интермодуляции оценивается для опорного уровня -20 дБм (аттенюатор 0 дБ). На частотах 1 ГГц и 2 ГГц у СК4-БЕЛАН 240М используется полоса фильтра ПЧ в 100 Гц (а не в 300 Гц, как на Anritsu MS2830A) для того, чтобы увидеть интермодуляционные отклики над шумами.
