במשך עשרות שנים השתמשו בנתחי ספקטרום (spectrum analyzers) לפיתוח ואפיון של מערכות מכ”ם ולוחמה אלקטרונית. עם זאת, מדידות סריקה מסורתיות מאבדות מערכן במהירות כשמדובר במערכות הגמישות והמתקדמות של ימינו. מצב זה יוצר צורך בפתרון שיעניק מהירות משמעותית, גמישות וביצועים, וגם יאפשר בעתיד מענה לצרכים הטכנולוגיים של הדור הבא. זאת הסיבה ש-Keysight פיתחה את נתח האותות מסוג UXA. כספינת הדגל של נתחי אותות מסדרת X, ה-UXA ממנף טכנולוגיות קנייניות (proprietary) כדי להשיג שיאים חדשים בהערכות ביצועים.
טיפול בדרישות חדשניות
ה-UXA מאפשר ניתוח של מערכות הפס הרחב של ימינו על ידי אספקת רוחב פס מיידי של 510MHz, הגדל עד ל-900MHz באמצעות יציאת ה-IF. המכשיר מספק ביצועים מהמובילים בתעשייה בשלושה תחומים עיקריים: רעש פאזה, תחום דינאמי רחב פס נטול הפרעות (spurious-free dynamic range – ) ו-Best BW flatness. לאלה הצריכים ביצועים חזקים יותר, קיימת האפשרות לניתוח ספקטרום בזמן אמת (RTSA) המעניק כיסוי מלא של רוחב הפס ומספק 100% סבירות גילוי (probability of intercept- POI) לאותות עם משכי זמן קצרים כמו 3.517µs (ברוחב פס של 510MHz). כדי לשפר את השימושיות, ל-UXA ממשק משתמש משופר הכולל צג מגע בגודל 14.1 אינץ’. צג המגע מפשט את הגדרת המדידה על ידי שימוש במבנה התפריט המוכר של סדרת ה-X. על ידי אספקת תצוגות רחבות ועמוקות יותר של אותות חמקניים ואותות פס רחב – ידועים ולא ידועים – ה-UXA מאפשר למשתמשים לראות יותר ולהגיע רחוק יותר עם התכנונים שלהם.
השגת נקיון אות ובהירות חסרי תחרות
ההתקדמות בטכנולוגיות RF וגלי מיקרו היא תהליך משלים ודו-סטרי: טכנולוגיות חדשות מובילות לכלים טובים יותר, אלה מובילים לטכנולוגיות משופרות וכך המעגל ממשיך. היום, הדדיות זו קידמה את הפיתוח של UXA. כמה מנתוני הביצועים המעולים שלו הינם תוצאה של ממיר חדש אנלוגי לדיגיטלי (ADC) וממיר חדש דיגיטלי לאנלוגי (DAC). שניהם מכשירים קניינים בפיתוחה של החברה, המותאמים ליישומי RF וגלי מיקרו כגון מכ”ם, ל”א ותקשורת אלחוטית. ה-ADC ברמת דיוק מטרולוגיה מספק שילוב של רוחב פס ועיוות נמוך, האידיאלי למיטוב מערכות בעלות פס רחב במיוחד. באמצעות טכנולוגיה זו יכול ה-UXA לשמור על SFDR גבוה מאוד ברוחב הפס המיידי המקסימלי שלו, כפי שניתן לראות באיור 1. מצב זה שימושי למשימות תכנון כגון הערכת הרגישות של ציוד ל”א רחב פס וכוונון ההפעלה של פיצוי קדם-עיוות (pre-distortion) דיגיטלי במערכות אלחוטיות מרובות פסים או רחבות פס, החדישות ביותר. ה-ADC לא פועל בבידוד. כדי למקסם את ביצועי הממיר, ה-UXA מפעיל מערך קצה קדמי של RF ברוחב פס עם שטיחות של פחות מ- ברוחב פס IF מלא. אמנם ברור שה-ADC חשוב לביצועי הנתח, אך ערכו של DAC רחב פס אינו ברור כל כך. כאן, ה-DAC הקנייני של החברה חיוני לביצוע שיפורים מהותיים בביצועים, ומספק שילוב מעולה של רעש פאזה ועיוות הפרעה נמוך. ה-DAC הוא הרכיב המרכזי של סינטיסייזר דיגיטלי ישיר (direct digital synthesizer – ), שמשלים את המתנד המקומי (LO) מבוסס PLL המסורתי שנמצא בנתחי ספקטרום ואותות. מכיוון שה-LO משמש בכל הפעולות של המרת תדרים, נקיון האות ויציבות התדרים שלו משתקפים בנתוני ביצועי ההפרעה ורעש הפאזה של נתח האותות. היתרונות של רעש הפאזה של LO מבוסס DDS הם מרשימים, במיוחד בהיסטי נושאים (carrier offsets) נמוכים ומתונים, כפי שניתן לראות באיור 2. תוצאה מדהימה אחת של ארכיטקטורה מבוססת DDS היא היעדרות בסיס בעקומת רעש הפאזה של הנתח כאשר ה-DDS משמש לבדו, ללא PLL. הצורה ותדר הברך של הבסיס נקבעים על ידי מאפייני מסנן הלולאה של ה-PLL, שניתנים לפעמים לשינוי על ידי המשתמש כדי למטב את ביצועי רעש הפאזה באזורי היסט ספציפיים. ב-UXA, היעדרו של בסיס פירושו שביצועים משופרים אפשריים על פני טווח רחב של היסטים עד לכ-1MHz. בהיסטים רחבים מאוד, משתמשים ב-PLL לצד ה-DDS כדי לקבל רצפת רעש פאזה נמוכה יותר מהמתנד בכיוונון YIG. במידת הצורך, ה-PLL מספק גם סינון לולאה והימנעות מ-spurs של DDS. כמו ב-ADC, ה-DAC לא פועל באופן מבודד. לדוגמה, ביצועי רעש הפאזה בטווח קרוב של UXA הם תוצאה של מערך ייחוס תדרים חדש. תכנון הייחוס עבר אופטימיזציה כדי לנצל את היתרון של מאפייני ה-DDS וכדי לשפר את ביצועי רעש הפאזה, במיוחד בהיסטים צרים יותר מ-100Hz.
הרחבת ביצועי זמן אמת
רוחב הפס של 510MHz בשילוב מעבד אותות דיגיטליים (DSP) מהיר במיוחד משלש את רוחב הפס זמן-אמת הרחב ביותר הזמין כיום בנתחי אותות מסוג זה. עם יכולת זמן-אמת, ה-UXA מספק 100 אחוזים של POI – עם דיוק אמפליטודה מלא – לאותות עם משכי זמן קצרים עד לכדי 3.517µs ברוחב פס של 510MHz, והוא יכול לאתר אותות חמקמקים קצרים עד כדי 1.5ns (איור 3). זמן אמת משמש גם ליישום מסכת תדרים וטריגרים מותאמים בזמן. כתוצאה מכך, UXA יכול להבחין בין אותות דומים מבחינה ספקטרלית המבוססים על מאפייני הזמן שלהם, ויכול להטריג בפולסים קצרים או ארוכים יותר מאחרים. לדוגמה, ניתן להשתמש ביכולת זו כדי למצוא גורמים מפריעים זמניים באמצע סביבת אותות אלחוטיים צפופים או לזהות פולטים ספציפיים בספקטרום בשדה קרב.
הבחנה באותות מורכבים
רוחב הפס המיידי המלא של UXA זמין גם לשימוש עם תוכנת 89600 VSA, בין אם על גבי הנתח או דרך מחשב ברשת. מסכת תדרים, טריגרים מבוססי זמן או זמן אמת אחרים ניתנים לתכנון ייזום מדידות נפרדות ולכידות אותות ללא פערים לעיבוד מאוחר יותר. מכיוון שאותות נלכדים בתצורת וקטור מלא, עיבוד מאוחר יכול לכלול שינויים בתדרים האמצעיים ובטווח, ללא צורך בלכידת נתונים חדשים. טכניקה זו יכולה ללכוד מספר אותות בו-זמנית שעשויים לכלול ערוצים או רצועות של תדרים מרובים. לאחר מכן ניתן לחלץ אותות בודדים מהלכידה לניתוח מסוגים שונים, כולל דה-מודולציה (demodulation) ויישור זמן או איתור סיבה ותוצאה. לכידת רוחב הפס הרחב ב-UXA מרחיבה את יכולות המדידה המרובות של ה-VSA. לדוגמה מדידות דה- מודולציה סימולטניות ניתנות לביצוע מלכידה יחידה, המכסה סוגי מודולציה שונים ורוחבי פס שונים. הניתוח יכול לכלול אותות מאופננים, גורמים מפריעים וסוגי אותות אחרים, והכל באותו זמן.
ממשיכים להתקדם
Keysight ממשיכה כל העת לשפר ולחדש ולהוציא תחת ידה טכנולוגיות, כלים ופיתוחים חדשניים ומתקדמים. נתח האותות UXA מסדרת X הוא התוצר החדיש ביותר בתחום נתחי האותות. ה-UXA, שנבנה על טכנולוגיות קנייניות של החברה, מעניק יכולת ניתוח אותות חסרת תקדים מבחינת נקיון האות ובהירות הניתוח. מקטע ה-IF המצויין מאפשר הבנה מעמיקה יותר של מה שקורה בתוך המערכת ובסופו של דבר, עוזר למתכנן להוכיח שהוא עומד או אף מתעלה על יעדי הביצוע החדשניים שהוצבו לו.
