Нажмите "Enter" чтобы переместиться к содержанию
Анализаторы цепей 83 0

S50180 Векторный анализатор цепей с опцией импульсных измерений

  1. Устройство и принцип работы

Импульсные устройства работают в режиме модуляции входного сигнала или в режиме модуляции питающих напряжений прямоугольным импульсом (см. рисунок 1).

Рисунок 1 – Режимы работы импульсных устройств

Векторный анализатор цепей S50180 (далее — анализатор) содержит встроенный импульсный модулятор, синхронизатор и набор логических генераторов, обеспечивающих различные режимы измерения импульсов.

1.1. Режимы измерения импульсов

Анализатор имеет три основных режима измерения импульсов (см. таблицу 1).

Таблица 1 – Режимы измерения импульсов
Таблица 2 – Сравнение режима «Tочка в импульсе» и асинхронного импульсного режима

1.2. Режим «Точка в импульсе»

В этом режиме анализатор генерирует серию радиоимпульсов, в которой каждый радиоимпульс генерируется на своей частоте fn из диапазона частот сканирования. Анализатор измеряет S-параметры импульсного устройства так, чтобы строб выборки данных находился
внутри радиоимпульса (см. рисунок 2).

Рисунок 2 – Метод «Точка в импульсе»

Метод «Tочка в импульсе» использует широкополосное детектирование, когда большая часть спектра радиоимпульса находится в полосе пропускания фильтра ПЧ (см. рисунок 3). Эта взаимосвязь между характеристиками фильтра и спектром сигнала возникает, когда длительность импульса больше или равна длительности выборки АЦП, которая определяется фильтром ПЧ.

Рисунок 3 – Пример широкополосного детектирования

Преимуществом метода «Точка в импульсе» является сохранение динамического диапазона измерений при изменении скважности импульсов. Метод ограничивает минимальную длительность импульса, которая не может быть меньше длительности выборки АЦП для самого широкополосного фильтра ПЧ.

Минимальная длительность импульса для анализатора рассчитывается как:

В режиме «Точка в импульсе» с внутренним триггером импульсы внутреннего генератора Pulse3 используются в качестве триггера с заданным пользователем периодом повторения (см. рисунок 4). Внутренний генератор Pulse0 формирует импульсы для модуляторов с заданной пользователем длительностью и задержкой. Выборка данных АЦП производится внутри строба с заданными пользователем длительностью и задержкой (длительность вы-бирается из ряда значений, соответствующих набору фильтров ПЧ). Внутренние генераторы импульсов Pulse1 и Pulse2 формируют импульсы с заданной пользователем длительностью и задержкой, которые можно использовать для управления внешними устройствами (в т. ч. для модуляции питающих напряжений). Все задержки отсчитываются от сигнала триггера (см. рисунок 5). Соотношение между параметрами Pulse0 и параметрами выборки АЦП должно быть выбрано таким образом, чтобы строб выборки АЦП располагался внутри радиоимпульса.

Рисунок 4 – Структурная схема режима «Точка в импульсе» с внутренним триггером

В этом режиме BNC разъемы на задней панели анализатора сконфигурированы следующим образом:

• Pulse In — выход импульсов модуляции от генератора Pulse0;
• Ext Trig Out — выход генератора Pulse1 (опционально);
• Ext Trig In — выход генератора Pulse2 (опционально).

Рисунок 5 – Временная диаграмма синхронного импульсного режима

В режиме «Точка в импульсе» с внешним триггером импульсы внешнего генератора используются в качестве триггера, определяющего период повторения радиоимпульсов (см. рисунок 6) и в случае необходимости для модуляции питающих напряжений. Внутренний генератор Pulse0 формирует импульсы для модуляторов с заданной пользователем длительностью и задержкой. Выборка данных АЦП производится внутри строба с заданной пользователем длительностью и задержкой (длительность выбирается из ряда значений, соответствующих набору фильтров ПЧ). Внутренний генератор импульсов Pulse1 формирует импульсы с заданной пользователем длительностью и задержкой, которые можно использовать для управления внешними устройствами. Все задержки отсчитываются от сигнала триггера (см. рисунок 5). Соотношение между параметрами генератора Pulse0 и параметрами строба выборки данных должно быть выбрано таким образом, чтобы строб выборки АЦП располагался внутри радиоимпульса.

Если частота повторения сигнала внешнего триггера слишком высока, очередной сигнал триггера может быть пропущен. Чтобы избежать этой ситуации, можно использовать сигнал готовности к триггеру. Данный сигнал можно сконфигурировать на BNC разъем Pulse In (см. Процедура импульсных измерений).

Рисунок 6 – Структурная схема режима «Точка в импульсе» с внешним триггером

В этом режиме BNC разъемы на задней панели анализатора сконфигурированы следующим образом:

• Pulse In — выход импульсов модуляции от генератора Pulse0;
• Ext Trig Out — выход готовности к триггеру или сигнал от генератора Pulse1;
• Ext Trig In — вход внешнего триггера.

1.3. Асинхронный импульсный режим

В этом режиме анализатор работает в обычном режиме измерений, за исключением того, что его стимулирующий радиосигнал модулируется внутренним модулятором, на который подается импульс модуляции от внутреннего или внешнего генератора. В случае использования внешнего генератора сигнал от него напрямую подается на модуляторы. В случае использования внутреннего генератора необходимо установить длительность и период повторения импульсов внутреннего генератора. Таким образом, анализатор сканирует по частоте и собирает данные на каждой частотной точке асинхронно с радиоимпульсами. Необходимым условием обнаружения сигнала в этом случае является наличие большого количества импульсов (более 10) за время выборки АЦП, которая определяется выбранным фильтром ПЧ (см. рисунок 7). Этот метод полезен, когда требуется высокая частота повторения импульсов.

Рисунок 7 – Асинхронный импульсный режим

Асинхронный метод использует узкополосное детектирование, когда большая часть спектра радиоимпульса находится за пределами полосы пропускания фильтра ПЧ (см. рисунок 8). Эта взаимосвязь между характеристикой фильтра и спектром сигнала возникает, когда дли-тельность импульса меньше, чем время измерения для указанного фильтра ПЧ.

Рисунок 8 – Пример узкополосного детектирования

Преимуществом асинхронного метода по сравнению с методом «точка в импульсе» является возможность использования коротких импульсов с более высокой частотой повторения. Ограничением метода является уменьшение динамического диапазона измерений с увеличением скважности. Сужение динамического диапазона зависит от скважности импульсов Q и выражается как 20log(Q).

В асинхронном импульсном режиме с внутренним источником на модуляторы подаётся сигнал с внутреннего генератора Pulse0 с заданными пользователем периодом и длительностью (см. рисунок 9). Период импульсов, формируемых генератором Pulse0, должен быть выбран так, чтобы за время выборки (1,2/ПЧ) существовало не менее 10 импульсов радио-сигнала.

Рисунок 9 – Структурная схема режима асинхронного импульсного режима с внутренним источником

В этом режиме BNC разъемы на задней панели анализатора сконфигурированы следующим образом:

• Pulse In — выход импульсов модуляции от генератора Pulse0;
• Ext Trig Out — назначение такое же, как и в стандартном режиме измерения;
• Ext Trig In — назначение такое же, как и в стандартном режиме измерения.

В асинхронном импульсном режиме с внешним источником внешний генератор используется как источник импульсов для модуляторов (см. рисунок 10). Сигнал внешнего генератора напрямую подается на модуляторы. Период повторения импульсов модуляции устанавливается таким образом, чтобы за время выборки (1,2/ПЧ) существовало не менее 10 импульсов радиосигнала.

Рисунок 10 – Структурная схема режима асинхронного импульсного режима с внешним источником

В этом режиме BNC разъемы на задней панели анализатора сконфигурированы следующим образом:

• Pulse In — вход импульсов модуляции от внешнего генератора;
• Ext Trig Out — назначение такое же, как и в стандартном режиме измерения;
• Ext Trig In — назначение такое же, как и в стандартном режиме.

1.4. Режим «Профиль импульса»

В режиме «Профиль импульса» огибающая импульса измеряется во временной области. Измерение всех точек графика профиля импульса производится за длительность одного импульса. Количество точек измерения определяется соотношением заданной пользователем длительности профиля и разрешения по времени профиля. Профилирование импульса выполняется на фиксированной частоте (устанавливается центральная частота измеряемого диапазона). Для измерения огибающей импульса следует использовать график абсолютного измерения. Блок-схема, внутренние настройки генератора и настройки триггера для режимов «Профиль импульса» и «Точка в импульсе» аналогичны.

Разрешение по времени профиля равно половине длительности выборки АЦП для самого
широкого фильтра ПЧ, для анализатора значение рассчитывается как:

Результаты измерений для интервалов T1…Tn представлены во временной области (см. рисунок 11).

Рисунок 11 – Временная диаграмма режима «профиль импульса»

2. Внутренние генераторы

анализаторе используется четыре внутренних генератора Pulse0 … Pulse3.

Назначение генераторов:

• Pulse0 – формирует сигнал управления модулятором;
• Pulse1, Pulse2 – формируют выходные сигналы для управления внешними устройствами;
• Pulse3 – формирует сигнал внутреннего триггера.

Таблица 3 – Параметры внутренних импульсных генераторов
Таблица 4 – Параметры внутренних модуляторов

3. Импульсный режим и каналы

Включение/выключение импульсного режима действует на все открытые каналы одновременно. Автоматически выполняются следующие условия:

• все каналы имеют одни и те же настройки внутреннего генератора и одни и те же настройки триггера;
• каналы, использующие режим «Tочка в импульсе», и каналы, использующие режим «Профиль импульса», могут работать одновременно;
• каналы, использующие асинхронный импульсный режим, не могут одновременно работать с каналами, использующими режим «Точка в импульсе» или режим «Профиль импульса».

4. Опция импульсных измерений в ПО

Включение/отключение импульсного режима

Настройка асинхронного импульсного режима

Если выбран асинхронный метод измерения:

• момент начала измерения не синхронизирован с импульсами модуляции;
• анализатор работает в стандартном режиме;
• импульсы модуляции подаются от внутреннего или внешнего генератора непосредственно на управляющий вход внутреннего модулятора;
• для успешного обнаружения сигнала длительность выборки (фильтр ПЧ) должна превышать период повторения импульсов более чем в 10 раз.

Источник: https://planarchel.ru/info/articles/vektornye_analizatory_tsepey/s50180_vektornyy_analizator_tsepey_s_optsiey_impulsnykh_izmereniy/