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5-2013

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HF-Praxis 5/2013

Messtechnik

Messtechnik Netzwerk-Analyzer-Stick BitCatcher Der BitCatcher-Netzwerk-Analyzer von Luxoft ist jetzt auf der Hardware von dresden elektronik erhältlich. Damit steht eine kostengünstige Entwicklungslösung zur Analyse von Funkübertragungen über IEEE-802.15.4/ZigBee-basierte Netzwerke zur Verfügung. Der von Luxoft entwickelte BitCatcher ist ein einfaches und leistungsstarkes Tool sowohl für die US-amerikanischen als auch die europäischen ISM-Bänder. Die USB- Sticks von dresden elektronik mit der Bit- Catcher-Firmware sind innerhalb kürzester Zeit einsatzbereit. Die beiden BitCatcher- Analyzer-Sticks von dresden elektronik für Sub-GHz und 2,4 GHz sind ab sofort im Onlineshop unter https://shop.dresdenelektronik.de/ erhältlich. Das zugehörige BitCatcher Netzwerk-Analyzer Software- Paket ist frei zum Download verfügbar unter www.luxoft.com/bitcatcher. Für Ingenieure, die an Produkten mit ZigBee- Konnektivität arbeiten, ist BitCatcher ein leistungsstarkes Tool, das in jeder Phase der Produktentwicklung verwendet werden kann. Es bietet den Entwicklern eine grafische Benutzeroberfläche, um den Austausch von Datenpaketen in Echtzeit zu beobachten, Sniffer-Protokolle zu erstellen und einzusehen, die Ursachen von Verbindungsproblemen zu ermitteln oder die Kommunikationsseite des Applikationsverhaltens zu überprüfen. BitCatcher unterstützt eine Reihe von Standardprotokollen, wie IEEE 802.15.4 MAC, ZigBee PRO, ZigBee Smart Energy und ZigBee Light Link. Treiber und Firmware für die Hardware-Plattformen von Atmel und dresden elektronik sind ebenfalls im Software-Paket enthalten. BitCatcher läuft sowohl auf Windows als auch Linux und unterstützt verschiedene 802.15.4-Frequenzbänder. Die Software verfügt über eine automatische Erkennung des Schlüsseltyps zur einfachen Handhabung von Sicherheitsschlüsseln. ■ Luxoft, www.luxoft.com dresden elektronik ingenieurtechnik GmbH www.dresden-elektronik.de Hochleistungs-Signalgeneratoren der nächsten Generation Tektronix Inc. stellte seine Arbiträr-Signalgeneratoren der nächsten Generation vor, die eine Abtastrate von bis zu 50 GS/s bieten. Da die Datenraten und Signalkomplexität in allen Bereichen der Elektronik und Hochfrequenztechnik steigen, benötigen Ingenieure und Forscher fortschrittliche Signalgeneratoren, um ihre Designs vollständig testen, oder um innovative Forschungen durchführen zu können. Die AWG70000-Serie erfüllt diese Anforderungen durch eine einzigartige Kombination aus einer Abtastrate von 50 GS/s, einem 16 GS tiefen Signalspeicher und einer Vertikalauflösung von 10 Bit. Dadurch können schnelle, saubere Signale erzeugt werden, die dann über eine lange Zeit in einen Empfänger oder ein anderes Testobjekt eingespeist werden können und somit einen umfassenden Test ermöglichen. Forscher der Bell Labs, einer Forschungsorganisation von Alcatel-Lucent, haben kürzlich mit dem AWG70000 Signale für ein Forschungsprojekt generiert, bei dem eine Superchannel- Langstreckenübertragung mit 1,5 Terabits pro Sekunde über eine optische Faser vorgeführt wurde. Mit der AWG70000-Serie können Entwicklungsingenieure und Forscher ideale, verzerrte oder „reale“ Signale erstellen, generieren oder nachbilden, ein entscheidender Schritt im Designund Messprozess. Durch die einfache Generierung von sehr komplexen Signalen mit vollständiger Kontrolle über die Signaleigenschaften stellt die AWG70000-Serie eine optimale Lösung für die Messherausforderungen in den folgenden Anwendungen dar: • Verteidigungs- Elektronik Der AWG70000 bietet eine ausreichende Bandbreite, um Signale mit großer Bandbreite für Basisband-, ZF und HF bis 20 GHz mit einem Dynamikbereich von mehr als -80 dBc zu generieren. Mit einem Signalspeicher von bis zu 16 GS können einzigartige Signale erzeugt werden, die genügend lang sind, um reale Umgebungen zu simulieren. Dadurch ist dies das derzeit flexibelste Produkt zur Generierung von Breitbandsignalen am Markt. • Optische Technologien Forscher, die neue und schnellere optische Technologien entwickeln, können die Abtastrate und hohe vertikale Auflösung für Signale mit sehr hoher Bandbreite und guter spektraler Reinheit nutzen. Mehrere Geräte können synchronisiert werden, um eine vollständige IQ-Signalgenerierung bei dieser hohen Bandbreite zu ermöglichen. • Schnelle serielle Datensignale Die seriellen Bussysteme der nächsten Generation haben sehr hohe Anforderungen hinsichtlich der Signalgenerierung. Zum Beispiel bietet der AWG70000 eine Lösung aus zwei Geräten für HDMI 2.0 mit der Unterstützung von vier Lanes bei 6 Gbps pro Lane. Die Entwickler können direkt Signalstörungen einfügen und dadurch die Abhängigkeit von Hardware-Elementen bei der Erzeugung der notwendigen Signale vermeiden. • Forschung Die AWG70000-Serie ist ideal für unterschiedlichste Forschungsanwendungen geeignet und ermöglicht den Wissenschaftlern die Erzeugung von sehr schnellen, nicht standardmäßigen Signalen mit hoher Präzision. Mit dem AWG70000 können Ingenieure und Forscher jetzt Signale generieren, die sie bislang nicht erzeugen konnten. Die AWG70000A Serie ist ab sofort bestell- und lieferbar. ■ Tektronix www.tektronix.com 20 hf-praxis 5/2013

Messtechnik Flanken unter der Lupe Tipps für genaue Messungen der Anstiegs- und Abfallzeit von Radar-Pulsen Das Messen der Ausgangsleistung gehört zu den grundlegenden Untersuchungen an Radarsystemen, schließlich bestimmt sie Reichweite und Auflösung. Üblicherweise interessieren die Parameter Pulsleistung, Pulswiederholintervall und Pulsbreite sowie die Anstiegs- und Abfallzeiten. Die Flankensteilheit der Signale ist für die Systembandbreite verantwortlich und beeinflusst die Erfassung und Identifizierung von Zielobjekten. Sook Hua Wong Agilent Technologies www.agilent.com Bild 1: IEEE STD-181-2011 definiert den Modalwert des Histogramms als Algorithmus zur Bestimmung der Referenzpegel Die Ermittlung der Anstiegsund Abfallzeiten sollte daher sehr sorgfältig durchgeführt werden, um genaue und wiederholbare Ergebnisse sicherzustellen. Dieser Beitrag gibt dazu vier nützliche Tipps. Für exaktes Arbeiten ist es ist wichtig zu wissen, wie Messungen der Anstiegs- und Abfallzeit definiert sind. In IEEE STD-181- 2011, dem “IEEE Standard for Transition, Pulses, and Related Waveforms”, wurde der Ausdruck “rise and fall time”, also Anstiegs- und Abfallzeit, durch “transition duration, positive and negative” – etwa Übergangsdauer, positiv und negativ – ersetzt. Diese Übergangsdauer wiederum ist definiert als die zeitliche Differenz zwischen zwei Referenzpegeldurchgängen ein und derselben Signalflanke. Ist nichts anderes spezifiziert, sind das die 10%- und 90%-Referenzpegel. Tipp 1: Die richtigen Referenzpegel setzen Die Standard-Referenzpegel 10%, 50% und 90% dienen üblicherweise als Marken für die Messungen von Anstiegsund Abfallzeit sowie Pulsbreite und Pulsdauer. Häufig hört man jedoch auch von Referenzpegeln 1%, 25% und 81%. Was ist nun das Verhältnis dieser beiden Referenzpegelsätze zueinander und welchen davon sollte man verwenden? Die Referenzpegel 10%, 50% and 90% sind typisch für Leistungswellenformen. Die meisten Zeitmessungen in Radarsystemen – etwa die der Zeit zwischen zwei Steuerpulsen – finden jedoch in der Spannungsdomäne statt. Da die Leistung proportional zum Quadrat der Spannung ist, sollten die Referenzpegel 10%, 50% and 90% in der Spannungsdomäne entsprechend skaliert und als Referenzpegel 1%, 25% und 81% in der Leistungs-Wellenform abgebildet werden. Um zu genauen Ergebnissen zu kommen, müssen die Referenzpegel der jeweils verwendeten Domäne entsprechen. IEEE STD-181-2011 definiert den Algorithmus, mit dem sich die Referenzpegel bestimmen lassen (Bild 1): 1. Erzeuge ein Histogramm mit Hilfe einer Anzahl äquidistanter Felder (“bins”) zwischen dem Minimum und Maximum der Wellenform 2. Teile die bimodale Verteilung in zwei Sub-Histogramme (Bild 2 zeigt nur den oberen Teil des Histogramms) 3. Die Referenzpegel ergeben sich aus dem Mittel oder Modalwert der Sub-Histogramme Die Leistungsmessgeräte N1911A/N1912A der Serie P von Agilent und die USB-Spitzen- und Mittelwert-Sensoren U2020 Serie X nutzen diesen Algorithmus zur Bestimmung der Referenzpegel 0% und 100% für genaue Pulsparameter-Messungen. Die standardmäßig voreingestellten Referenzpegel für Anstiegs- und Abfallzeit- sowie Pulsbreitenmessungen sind 10%, 50% und 90% des Pulsmaximums. Beide Leistungsmesser-Familien erlauben es dem Anwender, die Referenzpegel auf 1%, 25% und 81% (oder beliebige andere Werte) für das Arbeiten in der Spannungsdomäne einzustellen. Tipp 2: Grundrauschen mindestens 20 dB unter dem Signalmaximum Angaben über Leistungswellenformen nutzen häufig eine dB- Skala. Dazu werden die Referenzpegel 1%, 25% und 81% auf -20 dB, -6 dB und -0.1 dB, die Referenzpegel 10%, 50% und 90% auf -10 dB, -3 dB and hf-praxis 5/2013 21

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