A gyártástechnikai környezethez optimalizált berendezéseknek három fő ismérve van: nagyon kevés helyet foglalnak el az egyébként zsúfolásig telt műszerszekrényekben; igen gyorsan állítanak elő és elemeznek összetett jeleket, fokozva ezzel az áteresztőképességet, annak ellenére, hogy a korszerű eszközökön számos különféle vizsgálatot kell elvégezni; valamint nagyon pontos és reprodukálható eredményeket szolgáltatnak, lehetővé téve a vizsgált eszközök megbízható és helyes elemzését.
A két, kifejezetten gyártáshoz tervezett műszer, az R&S®SGT100A típusú vektor-jelgenerátor és az R&S®FPS típusú jel- és spektrumanalizátor (1. ábra) kifejlesztése során a felsorolt három alaptulajdonság biztosítása volt a fő szempont. E berendezések sokoldalú kisrendszert alkotnak, amely rádiófrekvenciás eszközök, azon belül is elsősorban vezetéknélküli kommunikációs egységek mérésére szolgál.
1. ábra. Nagyon kis helyigény a mérőrendszerekben: az R&S®SGT100A típusú vektor-jelgenerátor (fent) és az R&S®FPS típusú jel- és spektrumanalizátorJelek előállítása a lehető legkisebb méretben
Az R&S®SGT100A típusú műszer az első belső alapsávi fokozattal rendelkező vektor-jelgenerátor, melynek készülékháza mindössze egy egység magas és 9,5 hüvelyk széles. E kisméretű felépítése következtében kitűnően beépíthető automatizált tesztelő-környezetbe, ahol a műszerszekrények általában túlzsúfoltak. A hagyományos, 19 hüvelyk széles jelgenerátorok általában 2 egység magasak, míg ugyanekkora helyen akár 4 db R&S®SGT100A típusú műszer is elhelyezhető.
Kis mérete ellenére az R&S®SGT100A nem ismer kompromisszumokat a működési jellemzői tekintetében. 6 GHz-ig terjedő működési tartományával és 160 MHz-ig növelhető (rádiófrekvenciás) modulációs sávszélességével minden, széles körben használt mobiltelefon-, illetve rádiós átviteli rendszert képes lefedni. A modulált jelei jó minőségűek, EVM-értékük kicsi, így e berendezés megbízható referenciajel-forrásként is használható a különféle eszközök bevizsgálása során.
Jellemző legnagyobb kimeneti jelszintje +22 dBm, így a kábelek és kapcsolómátrixok okozta bármilyen mértékű csillapítás jól kompenzálható vele, számos esetben feleslegessé téve külső erősítők alkalmazását.
A tökéletes segítőtárs: R&S®FPS típusú jel- és spektrumanalizátor
Az R&S®FPS a gyártósorokhoz optimalizált berendezésekre jellemző kiváló paraméterekkel rendelkezik. A mindössze két egység magas készülék feleakkora helyet igényel, mint a hagyományos műszerek, miközben egy jel- és spektrumanalizátoroktól elvárt összes képességgel felvértezték. Öt típusváltozatban kapható, melyek felső határfrekvenciája rendre 4/7/13/30 és 40 GHz-ig terjed.
Az R&S®FPS típus gyors működésű, 160 MHz-es elemzési sávszélességgel rendelkezik, továbbá számos mérési alkalmazást tartalmaz analóg modulációkhoz és minden lényeges mobiltelefon-, illetve rádiófrekvenciás kommunikációs szabványhoz kapcsolódóan. A sebessége akár ötszöröse is lehet a hasonló jellegű analizátorokénak, a mérőrutinjait pedig gyors működéshez és nagymennyiségű adatok mozgatásához optimalizálták – mindez a gyártásban kivételes lehetőség előtt nyitva utat.
A műszer összes funkciója külső monitoron vagy távvezérlő számítógépen megjelenített kezelőfelületen keresztül érhető el, aminek révén könnyebben fejleszthetők távvezérlő programok és egyszerűbb működés közben hibakeresést végezni.
Üzemeltetési költség – a gyártás legfontosabb alapkérdése
A mindössze 65 W teljesítményfelvételű R&S®SGT100A típusú generátor teljes üzemeltetési költsége a berendezés kis áramfogyasztása és ebből következően alacsony hődisszipációja okán igen kedvező. A leírtakból következően a teljes mérőrendszer hűtési költségei is csökkenthetőek.
Egy műszer üzemelési ideje is szoros összefüggésben áll a költségekkel. A generátor fejlesztése során az egyik legfontosabb szempont az volt, hogy a berendezés egy adott rendszerbe beépítve a lehető leghosszabb üzemidőt biztosítsa. Az R&S®SGT100A esetében ezt az ajánlott kalibrálási időköz három évre történő kiterjesztésével sikerült elérni, meghibásodás esetén pedig a műszer a modulrendszerű felépítésének köszönhetően gyorsan és kedvező költségek mellett javítható.
A gyártásban gyorsan változó követelmények a generátor szoftveropcióinak engedélyezésével egyszerűen kielégíthetőek. Pl. egy helyszínen betáplálható engedélyezőkóddal azonnal 3 GHz-ről 6 GHz-re növelhető a működési tartomány.
Mindkét műszer gyors vizsgálatokhoz optimalizált
Rövid átkapcsolási idők
A korszerű eszközökön elvégzett tesztelésekhez számos különféle jelet kell a lehető leggyorsabban előállítani. Az R&S®SGT100A típusú generátort e szempontok figyelembevételével tervezték. Memóriamérete 1 milliárd mintáig terjed, ami hosszú jelsorozatok visszajátszását vagy számos különféle jel eltárolását teszi lehetővé, minimális váltási idő mellett (2. ábra). Pl. többszegmenses jelalak-előállítási üzemmódban akár 100 különböző mérőjelet is képes kijátszani, mikroszekundumok alatt.
2. ábra. Az R&S®SGT100A mindössze 2 µs alatt vált két jeltípus között többszegmenses jelalak-előállítási üzemmódban (WDCMA szabványú mérőjel, 30,72 MHz-es mintavételezési sebesség mellett)PCIe illesztő gyors távvezérléshez
A vezérlő számítógéppel vagy további mérőberendezésekkel a jól ismert USB-, illetve Gbit LAN-illesztőn keresztül kommunikál az R&S®SGT100A típusú generátor, míg az R&S®FPS típusú analizátor GPIB-felületet is tartalmaz. Automatizált tesztelések során azonban minden pillanat kincset ér, amivel a frekvencia vagy az amplitúdó megváltoztatásakor lerövidíthetők a folyamatok, ezért mindkét műszer PCIe illesztővel is rendelkezik. E buszon keresztül a legfontosabb távvezérlő parancsokkal közvetlenül kezelhetők a berendezések belső egységei, SCPI-fordító beiktatása nélkül. Mindezek eredményeképpen az utasítások végrehajtási ideje rendkívüli módon lerövidül, a működés háromszor gyorsabb lesz, mint SCPI-parancsok alkalmazása esetén, ami – például – az R&S®SGT100A típusú generátor frekvencia- és amplitúdó-beállási idején keresztül közvetlenül érzékelhető (3. ábra).
3. ábra. Jelszint-beállási idők hisztogramja az R&S®SGT100A típusú generátor PCIe illesztőjén keresztül történő távvezérlés esetén (I/Q-moduláció a műszer belső alapsávi jelgenerátorának felhasználásával; beállítási mód: AUTO)Precíz és gyors mérések
Az R&S®FPS típusú analizátor abszolút bizonytalansága 7 GHz-es frekvenciákig terjedően kisebb, mint 0,4 dB, ami lényegesen jobb érték, mint a hasonló rendeltetésű modulrendszerű elrendezéseké. Ennél is fontosabb a mérések megismételhetőségének kérdése, mivel az közvetlenül befolyásolja a kihozatalt. Maga a kihozatal a tesztelési idő megnövelésével javítható lenne, ekkor azonban az áteresztőképesség romlana le. Az R&S®FPS típusú berendezés használata esetén nem kell kompromisszumokat kötni: nagy pontosságának és az általa biztosított jó megismételhetőségnek köszönhetően igen jó áteresztőképesség érhető el a gyártásban.
Az analizátor gyors működése is elősegíti a gyári áteresztőképesség további fokozását. Pl. a műszer egy WCDMA-jel teljesítményét 15 ms alatt képes 0,01 dB alatti szórással megmérni és az eredményt a vezérlő számítógépnek továbbítani, ami ötször gyorsabb a versenytársak berendezéseinek működésénél. Hasonló mondható el a szomszédos csatornás mérésekről is: az R&S®FPS megismételhetőségi mutatója 0,1 dB, ami szintén ötször gyorsabb a legszorosabb versenytársénál (4. ábra).
4. ábra. WCDMA-jelen végzett teljesítménymérések szórása a vizsgálati idő függvényébenTöbb mobiltelefon-rendszer jelének egyidejű elemzése
Amint a korszerű kommunikációs hálózatok egyre összetettebbek lesznek, az adatkapcsolati rendszerek is mind többféle mobiltelefon-szabványnak megfelelő jelet képesek kisugározni. E jelek minőségének és egymásra gyakorolt hatásának mérése terén az analizátorokkal szembeni legkomolyabb elvárások a működési sebesség és több adás egyidejű analízise vonatkozásában jelentkeznek. E kihívásoknak az R&S®FPS könnyedén megfelel:
160 MHz-es elemzési sávszélességének és többnormás analízist biztosító funkciójának köszönhetően különböző frekvenciákon egyidejűleg képes különböző szabványok (GSM, WCDMA, LTE) jeleinek paramétereit megmérni. A műszer ezen képessége automatizált tesztelőrendszerek szekvenciáinak optimalizálása során is kihasználható, pl. olyan esetekben, amikor a vizsgált eszköz beállításához szükséges idő a teljes mérési idő számottevő részét teszi ki. Ilyenkor az R&S®FPS típusú analizátorral a befogott adatok elemezhetők, miközben a vizsgált eszközt már a következő méréshez állítják át.
Összefoglalás
Az R&S®SGT típusú vektor-jelgenerátort és az R&S®FPS típusú jel- és spektrumanalizátort gyártósorokon és visszaellenőrző rendszerekben használt, automatizált méréstechnikai összeállítások számára fejlesztették ki. E műszerek kis méretben, alacsony üzemeltetési költségek mellett nyújtanak gyors és pontos mérési eredményeket.
