• Spektrální analyzátory pracující v reálném čase řady RSA

Společnost Tektronix nabízí pro vývojáře zařízení pro digitální komunikace real-time spektrální analyzátory, zaměřené na použití v oblastech vývoje, výstavby a údržby digitálních radiových zařízení. Další oblastí jsou fyzikální, radarové, RFID či vojenské a bezpečnostní aplikace.

Spektrální analyzátory je možné rozdělit do dvou základních kategorií. Jsou to přelaďované spektrální analyzátory a analyzátory pracující v reálném čase (real-time). Oba typy spektrálních analyzátorů používají superheterodynní princip. Liší se především v tom, jak je analyzovaný signál zpracováván dále. Přelaďované spektrální analyzátory  pracují jako úzká pásmová propust s postupně se měnícím středním kmitočtem. Postup měření spočívá v periodickém přelaďování střední frekvence pásmové propusti a měření úrovně signálu na jejím výstupu. Jejich zásadní nevýhodou je, že měření spektra není kontinuální, což tyto přístroje omezuje pouze na měření signálů stacionárního charakteru. Vlastnosti přelaďovaných analyzátorů jsou určeny frekvenčním rozsahem, v němž dokáží pracovat, rychlostí přelaďování a charakteristikou pásmové propusti – hlavně její šířkou, která definuje rozlišovací schopnost přístroje.

U real-time spektrálních analyzátorů je výstup superheterodynní části přiveden na vzorkovací obvod a A/D převodníkem digitalizován. Digitalizovaný signál je rozdělen na kratší úseky (frames) a ty jsou pomocí algoritmů FFT přepočítány na spektrum vstupního signálu. Šířka pásma, s nímž dokáže analyzátor najednou pracovat, je omezena, proto analyzátory mohou fungovat ve dvou režimech. Je-li zvolené pásmo širší, než to, jež je schopen zpracovat najednou, funguje analyzátor podobně jako přelaďovaný – rozdělí signál na užší pásma a mezi zpracováváním těchto pásem se přepíná. Druhý režim je však zajímavější a je i tím, co dělá tyto analyzátory real-time – je-li zvolené pásmo takové, jaké dokáže zpracovat najednou, funguje analyzátor v režimu kontinuální analýzy. Analýza signálu tedy probíhá nepřerušovaně a signál je v daném pásmu digitalizován a zpracován bezezbytku. Výsledkem měření je spektrum signálu bez výpadků v čase nebo ve frekvenci. Právě to je největší výhoda tohoto typu spektrálního analyzátoru. Pomocí real-time spektrálních analyzátorů je totiž možné zaznamenávat i velmi krátké události – bursty. Právě pomocí takových burstů komunikuje dnes mnoho zařízení pracující v pásmu jednotek GHz. (GSM a UMTS, dále Bluetooth, WiFi a další) Vlastnosti real-time analyzátorů jsou určeny hlavně frekvenčním rozsahem a šířkou pásma, v němž dokáží pracovat v real-time režimu.

Schematické znázornění principu přelaďovaného a real-time analyzátoru

Podporované modulace

Analyzátor je schopen zaznamenat i velmi rychlé změny spektra a řada RSA6100 obsahuje unikátní technologii DPX, která umožňuje zobrazovat celé spektrum až 48 000 za sekundu, přičemž obrazovka obsahuje informace o frekvenci výskytu spektra v daném bodě v barevné škále. Tím je možné identifikovat různé zdroje signálu v daném spektru, např. WiFi od Bluetooth. Zachycení minim, maxim, či průměrování je v uvedeném režimu také dostupné. Pokud RF signál trvá alespoň 24 mikrosekund, je zaznamená a zobrazen se 100% pravděpodobností.

Frekvenční chyba kanálu – 6GHz, 64 QAM, měřeno v EVM modu (Error Vector Magnitude)

Přístroje jsou přímo určeny pro analýzu rádiové komunikace v pásmu jednotek GHz. Jsou proto vybaveny dalšími funkcemi, které umožňují detailnější analýzu. Základem je poměrně široká škála možností demodulace signálu (GFSK, BPSK, QPSK, DQPSK, 8PSK, OQPSK, 16QAM, 64QAM, 256QAM, GSMK). Signál je dále možné zobrazit z nejrůznějších pohledů. Kromě standardního spektrogramu nabízejí přístroje i vektorovou, datovou, modulační a spektrální analýzu, konstelační diagram, waterfall a další. Samozřejmostí je vnitřní paměť, kam lze část signálu zaznamenat a později provádět libovolnou analýzu off-line až na bitovou úroveň.

Možnosti spouštění záznamu do paměti zahrnují i spouštění od masky definované ve frekvenční oblasti. Tato vlastnost odlišuje realtime spektrální analyzátory od Vektorových signálních analyzátorů, které mají podobné vlastnosti, ale spektrum je zachyceno v okamžiku, kdy dojde k výskytu signálu na požadované frekvenci. U RTSA Tektronix lze naopak nastavit zachycení tak, aby spouštěcí událost byla v paměti přístroje na libovolné pozici, tak jako např. u digitálního osciloskopu. V současné době Tektronix pracuje, vzhledem k jiné platformě HW, na přenosu všech funkcí a SW známých z RSA3000 na řadu RSA6100.