Messtechnik Jedes
Messtechnik Jedes 11-µs-Segment benötigt etwa 1,4MSa: Anzahl Samples = (Aufzeichnungslänge x Abtastrate) = 11 µs x 128 GSa/s = 1,408 x 10 6 Die Gesamtzahl der 11 µs breiten Segmente, die erfasst werden können, beträgt: Anzahl Segmente = (Gesamtzahl der Samples/Samples pro Segment) = (2 x 10 9 /1,408 x 10 6 ) = 1420 Dies entspräche einer Flugzeit der Rakete von: Anteil der Flugzeit der Rakete = (Anzahl der Segmente x PRI) = 1420 x 1 ms = 1,4 s Das ist immer noch nicht genug Flugzeit, um den RGPO-Einsatz des Radars mit dem Störsender zu sehen. Segmentierte Erfassung mit variabler Breite und Verwendung der digitalen Abwärtswandlung in Echtzeit Ein besserer Ansatz ist die Verwendung einer segmentierten Erfassung mit variabler Breite zusammen mit einer digitalen Abwärtswandlung in Echtzeit, bei der ein IF-Trigger erkennt, wann ein Signal vorhanden ist und nur dann Abtastwerte in Segmenten speichert. Dadurch wird die Totzeit zwischen den Impulsen eliminiert und die Nutzung des Speichers maximiert. Wenn die digitale Abwärtswandlung in Echtzeit (Real-time digital down conversion, RTDDC) zusammen mit dem segmentierten Speicher im UXR verwendet wird, kann anstelle des 2GSa-Oszilloskopspeichers für die 128 GSa/s-Erfassung eine viel langsamere I- und Q-Abtastrate verwendet werden, die immer noch eine ausreichend große Bandbreite unterstützt, um die 400 MHz breite LFM-Chirp- Modulation der HF-Impulse zu erfassen. Das UXR verwendet diskrete Bereiche. Um ein 400 MHz breites Signal zu messen, ist ein 640 MHz breiter Bereich verfügbar, der 800 MSa/s I- und Q-Daten verwendet. Diese Abtastrate wäre: I und Q Abtastrate = Modulationsbandbreite x 1,25 = 640 MHz x 1,25 = 800 MSa/s D i e k o m b i n i e r t e I - u n d Q-Abtastrate von 1600 MSa/s ist 80-mal geringer als die ursprüngliche Abtastrate von 128 GSa/s für das Oszilloskop- Frontend. Dies ermöglicht eine viel effizientere Nutzung des UXR-Oszilloskopspeichers für die RGPO-Erfassung. Die Gesamtflugzeit der Rakete, in der HF-Impulse erfasst werden können, hat sich nun deutlich erhöht. Die VSA-Software kann mit der BHQ-Radarimpulsoption 83.000 Impulse im Aufzeichnungs-Modus erfassen, was etwa 50 s Szenariozeit entspricht. Mehr als genug, um die 20 s Flugzeit des Flugkörpers sowie mehrere 10 s lange Zyklen des RGPO-Einsatzes einschließlich der Interaktion vor einem Start zu analysieren. Diese Erfassung und Analyse ist imAufmacherbild dargestellt. Die obere linke Kurve zeigt eine logarithmische Ansicht der Impulsamplituden über den Zeitraum von 50 s. Die obere mittlere Kurve zeigt eine lineare Größenansicht von sechs Impulsen, einschließlich des in grün dargestellten Analysebereichs für jeden Impuls. Die rechte obere Kurve zeigt den 400 MHz breiten linearen FM-Chirp auf jedem HF-Puls. Die untere linke Kurve ist eine Spektralansicht der 400 MHz breiten Pulsmodulation. Die untere mittlere Kurve ist ein Diagramm der Pulswiederholungsintervall (PRI)-Zeit, vergrößert auf einen Wert von 1 ms, so dass der RGPO-Prozess zwischen den Radarimpulsen und den Störimpulsen gesehen werden kann, während die Störimpulse über mehrere Zyklen hinweg wegziehen. Schließlich zeigt die Tabelle unten rechts die Pulsparameter-Messungen für jeden der 83k erfassten Pulse. Diese Werte können weiter analysiert oder sogar exportiert werden, um über eine Signalquelle wie den N5193A/94A abgespielt zu werden. Empfänger- Empfindlichkeit Ein letzter Faktor für erfolgreiche Messungen ist, ob das Oszilloskop über eine ausreichende Empfänger-Empfindlichkeit verfügt. Das UXR- Oszilloskop hat ein sehr rauscharmes Frontend (~ -164 dBm/Hz Rauschdichte bei der empfindlichsten Einstellung von 32 mV Vollausschlag). Allerdings ist zu bedenken, dass bei der vollen Bandbreite von 33 GHz der tatsächlich gesehene Rauschpegel 266 µV (rms) betragen würde, was -58,5 dBm entspricht. Schwache Störsignale unter etwa -60 dBm würden also nicht gesehen werden. Bei RTDDC wird das Rauschen jedoch durch die Reduzierung der Messspanne verringert: Über die Autoren Brad Frieden arbeitet als Werksanwendungstechniker für die Aerospace and Defense Group von Keysight Technologies und konzentriert sich auf die Kalibrierung und Verwendung von UXG- Signalgeneratoren in Multiport-Emulationssystemen für elektronische Kriegsführung. Er ist seit 37 Jahren bei HP/ Agilent/Keysight tätig und hat Erfahrung in den Bereichen Geschäftsentwicklung, Produktmarketing und Produktplanung. Brad begann seine Karriere 1982 als Radarsystemingenieur bei General Dynamics Fort Worth. Brad erhielt seinen BSEE von der Texas Tech University im Jahr Rauschunterdrückung = -log (RTDDC span/volle Bandbreite) = -log (640 MHz/33 GHz) = 17,1 dB Mit RTDDC können die schwachen Störsignale noch bis auf -58,5 dBm minus -17,1 dB = -75,6 dBm gemessen werden. Fazit Moderne Echtzeit-Oszilloskope wie das Keysight UXR ermöglichen eine außergewöhnliche Leistung mit der direkten Abtastung von Signalen bis zu 110 GHz. Die Kombination dieser reinen Leistungsmerkmale mit segmentierter Erfassung und digitaler Abwärtskonvertierung ermöglicht einen besseren Einblick in die Signale von Interesse und deren langfristige Trends. ◄ 1982 und seinen MSEE von der University of Texas in Austin im Jahr 1991. Philip Gresock ist Solution Planner für die Aerospace and Defense Group von Keysight Technologies und konzentriert sich auf Hochleistungsplattformen und Messtechniken für die Radar- und EW-Signalanalyse. Er ist seit 11 Jahren bei Agilent/Keysight in verschiedenen Funktionen tätig, u. a. in der Anwendungstechnik, im Marketing und im technischen Vertrieb. Er erhielt seinen BSEE von der Michigan State University im Jahr 2007 und seinen MSEE von der Lawrence Technological University im Jahr 2009. 38 hf-praxis 5/2021
Grafische Oberfläche vereint vier Messgeräte Messtechnik Standardformaten für die Nachbearbeitung und Berichterstellung. Von der Idee bis zum Service. HF-Technik aus einer Hand, individuell & kundenspezifisch. Keysight Technologies hat unter dem Namen Smart Bench Essentials (SBE) ein Portfolio von Laborgeräten auf den Markt gebracht, das die Leistung von vier einzigartigen Messgeräten über eine leistungsstarke grafische Oberfläche mit integrierten Datenverwaltungs- und Analysefunktionen vereint. Bei den Messgeräten handelt es sich um eine Laborstromversorgung mit drei Ausgängen, einen Arbiträrfunktionsgenerator, ein Digitalmultimeter und ein Oszilloskop. Sowohl allgemeine Testlabore als auch universitäre Lehrlabore benötigen Messgeräte, die untereinander, mit dem Labor, mit der Cloud und mit der Innovation verbunden sind. Diese vielfältigen Verbindungen ermöglichen es Anwendern, Erkenntnisse zu beschleunigen, sei es beim Lernen, Lehren oder bei der Fehlersuche. Die SBE-Laborgeräte von Keysight sind zuverlässige und leistungsfähige Messgeräte, die für das Design und den Test von Produkten in Fertigung und F&E entwickelt wurden. Sie bieten ein kompaktes und stapelbares Design, das ideal für kleine Fertigungsbetriebe ist. Die SBE-Laborgeräte von Keysight eignen sich auch perfekt für moderne Lehrlabore an Universitäten, die eine moderne Umgebung benötigen, um den Austausch und optimale Lernerfolge zu ermöglichen. Technologien für Remote Learning gehören mittlerweile zum Standard, was durch die Covid-19- Pandemie noch beschleunigt wurde. Die meisten Universitäten haben Mühe, sich an diese neue Situation anzupassen und suchen nach einer integrierten Lernerfahrung mit den richtigen Technologien. Die Anwendungssoftware PathWave BenchVue von Keysight ergänzt die SBE-Serie und ermöglicht es dem Anwender, Messgeräte schnell zu konfigurieren und gleichzeitig auf demselben PC-Bildschirm den Prüfling zu testen. Sie speichert Daten auf einem PC und exportiert sie in lesbaren Die SBE-Serie von Keysight bietet außerdem die optionale Software PathWave Remote Access Lab und die Software PathWave Lab Manager zur Verbesserung der Laborerfahrung und Produktivität. Mit der Software PathWave Remote Access Lab von Keysight können Lehrlabore an Universitäten nahtlos zum Online-Lernen übergehen. Sie ermöglicht den Studenten den Fernzugriff auf die Laboreinrichtung und die Durchführung von Laborarbeiten über den Webbrowser. Die Software PathWave Lab Manager von Keysight arbeitet nahtlos mit den Messgeräten der Smart-Bench-Essentials-Serie zusammen, um Laboreinrichtungen effektiv und produktiv zu verwalten. Die SBE-Serie von Keysight ist eine Kombination aus Hardware und Software, die die Lehr- und Lernerfahrung von Lehrkräften und Studenten beschleunigt und die Fähigkeit von Elektronikdesign- und Fertigungsingenieuren verbessert, Produkte zu analysieren und Fehler zu beheben. Dafür bietet sie die folgenden Hauptvorteile: • elegante Integration, sodass sich Anwender auf Erkenntnisse und Kerninnovationen konzentrieren können, anstatt Messgeräte zu verwalten • Konfiguration, Steuerung und Überwachung mehrerer Messgeräte von einem einzigen Bildschirm aus • Tests, Analysen und gemeinsame Nutzung von Labormessgeräten und Daten per Fernzugriff von jedem Ort aus. Dies ermöglicht das Lernen während der Pandemie und den weltweiten Zugriff auf Remote-Messgeräte. • Automatisierung häufiger Aufgaben von der Testeinrichtung über die Datenerfassung bis hin zur Berichterstellung • zentrale Verwaltung eines ganzen Labors mit Messgeräten und Konfiguration zur Maximierung der Produktivität Bei den SBE-Laborgeräten von Keysight ist KeysightCare Technical Support inklusive. Kunden erhalten eine technische Antwort innerhalb von zwei Werktagen, Zugriff auf das Online Knowledge Center und Tracking von Supportfällen zur schnelleren Beantwortung am Self-Service-Webportal ■ Keysight Technologies, Inc. www.keysight.com // Mobilfunk- & EMV- Messtechnik // Schirmboxsysteme // Schalten & Verteilen von HF-Signalen // Mechanik, Präzisionsfrästeile & Gehäuse // Distribution von IMS Connector Systems // HF-Komponenten MTS EMV Lösungen, wie z.B. // Schirmboxsysteme // Relaisschaltfelder // HF geschirmte Gehäuse // Matrixsysteme // HF-Komponenten und Kabel // Gefilterte Schnittstellen m t s - s y s t e m t e c h n i k . d e hf-praxis 5/2021 39
