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R&S ZNA kombiniert herausragende HF-Performance mit einzigartigem Bedienkonzept: Ausgabe 07/2019, 17.04.2019

Anspruchsvollste Messaufgaben lösen

Die Charakterisierung von modernsten Komponenten und Modulen stellt sehr hohe Anforderungen an die Performance, Stabilität, Reproduzierbarkeit und Vielseitigkeit von Vektor-Netzwerkanalysatoren. Genau für diese Herausforderungen hat Rohde & Schwarz den Vektor-Netzwerkanalysator R&S ZNA entwickelt, der sich durch seine spezielle Hardwarearchitektur auszeichnet.

Bilder: Rohde & Schwarz

Die ganz besondere Hardwarearchitektur des R&S ZNA (Bild 1) besteht aus bis zu vier internen, phasenkohärenten Quellen, einer echten Mehrkanalarchitektur mit acht parallelen Messempfängern sowie zwei internen Lokaloszillatoren (LO). Damit bietet der Analysator die erforderliche Flexibilität für die Bewältigung heutiger und zukünftiger Testanforderungen bei der Charakterisierung aktiver und passiver Messobjekte. Mit einem äusserst niedrigen Messkurvenrauschen von <0,001 dB bei 1 kHz ZF-Bandbreite eignet er sich ideal für hochgenaue, reproduzierbare Messungen an aktiven und passiven Komponenten und Modulen.

Messobjektbasiertes Bedienkonzept verwendet Wizards
Eine Premiere am Markt ist auch das innovative, messobjektbasierte Bedienkonzept unter Verwendung von Wizards, das die Konfiguration von Messungen erheblich vereinfacht und beschleunigt. Der R&S ZNA wird dabei vollständig über eine Touchoberfläche bedient – ein weiteres Novum. Für den R&S ZNA stehen derzeit zwei Modelle mit Frequenzbereichen bis 26,5 und 43,5 GHz zur Verfügung, jeweils mit zwei oder vier Messtoren.

Mischer- und Verstärkercharakterisierung leichter als zuvor
Die vollständige Charakterisierung eines Mischers erfordert normalerweise viel Zeit für die Konfiguration von Messkurven und Kanälen mit unterschiedlichen Parametern zur Messung des Mischverlusts nach Betrag und Phase, sowie zur Messung von Isolation und Anpassung. Das innovative, messobjektbasierte Bedienkonzept des R&S ZNA macht diese Arbeit überflüssig. Nach Auswahl des Messobjekttyps und Definition einiger grundlegender Parameter wie Frequenzbereich und Leistungspegel kann der Anwender die Messparameter und Messgrössen direkt wählen – die Konfiguration des Messaufbaus übernimmt der Netzwerkanalysator (Bild 2). Damit lassen sich Messungen schnell und ohne spezielle Kenntnis der optimalen Analysatoreinstellungen konfigurieren – dies spart Zeit und erlaubt eine hohe Reproduzierbarkeit. Dank
der phasenkohärenten Quellen lassen sich sogar Phasen- und Gruppen-Laufzeitmessungen ohne Referenzmischer durchführen. Der zweite interne Lokaloszillator ermöglicht die gleichzeitige Messung des HF- und ZF-Signals. Dies verdoppelt die Messgeschwindigkeit gegenüber dem konventionellen Ansatz und erhöht die Messgenauigkeit noch weiter.

Zuverlässige Messungen an Frequenzumsetzern ohne LO-Zugriff
Der elektronische Pegelsweepbereich von bis zu 100 dB erleichtert Kompressionspunktmessungen an Verstärkern erheblich und eliminiert den Einfluss von Schaltvorgängen, die bei mechanischen Eichleitungen auftreten. Die Spektrumanalysefunktion ermöglicht die Erfassung von Nebenaussendungen, die internen Pulsmodulatoren erlauben Point-in-Pulse-Messungen und liefern im Vergleich zu herkömmlichen Methoden bis zu 50 mal schnellere Pulsprofilmessungen – beides häufige Anwendungen im A&D- und Wireless-Bereich.
Frequenzumsetzer ohne LO-Zugriff, die z.B. in der Satellitenindustrie zum Einsatz kommen, sind aufgrund ihrer Frequenzdrift schwer zu messen. Mit dem patentierten Zweitonverfahren von Rohde & Schwarz kann der R&S ZNA Gruppenlaufzeit und relative Phase selbst an Umsetzern mit Frequenzdrift messen. Das Hardwarekonzept des Geräts ermöglicht die gleichzeitige Messung beider Töne. Mögliche Drifteffekte des Messobjekts treten jeweils bei beiden Tönen auf und heben sich im Messergebnis auf. Der R&S ZNA besitzt ausserdem auch eine LO-TrackingFunktion, um Drifteffekte des LOs im Messobjekt aufzuspüren und zu kompensieren. Der zweite interne LO im Netzwerkanalysator verdoppelt auch hier die Messgeschwindigkeit.

Ausgezeichneter Dynamikbereich für Filtermessungen
Hochsperrende Filter in A&D-Anwendungen oder in Basisstationen stellen hohe Anforderungen an die Messdynamik der Testgeräte. Ein hoher Dynamikbereich ist nicht nur für die Messung sehr kleiner Signalpegel unabdingbar, er ist auch erforderlich, um eine grössere ZF-Bandbreite für einen geforderten Dynamikbereich nutzen zu können. Dies beschleunigt Messungen und vereinfacht den Filterabgleich.
In der Reverse-Coupler-Konfiguration erreicht der R&S ZNA einen maximalen Dynamikbereich von typisch bis zu 170 dB (Bild 3). Um eine Sättigung der Messempfänger des Analysators im Durchlassbereich des Filters zu vermeiden, wird ein segmentierter Sweep mit unterschiedlichen Messparametern für den Sperrbereich und den Durchlassbereich durchgeführt.

Frequenzbereichserweiterung bis in den Terahertz-Bereich
Zahlreiche Anwendungen in der Mobilfunkkommunikation wie 5G, sowie On-WaferKomponententests, bildgebende Verfahren oder Grundlagenforschung verwenden Frequenzen im Millimeterwellen- und THz-Bereich, z.B. 77/79 oder 120 GHz für Messungen im Automotive-Sektor. Für den R&S ZNA steht eine Reihe von Frequenzkonvertern zur Erweiterung des Frequenzbereichs zur Verfügung. Diese Konverter zeichnen sich durch hohe Ausgangspegel und grossen Dynamikbereich aus – beides wesentliche Voraussetzungen für On-Wafer-Messungen oder die Charakterisierung von Antennen.
Nutzt man die direkten ZF-Eingänge am R&S ZNA für diese Messungen, dann wird der Eingangsmischer des Analysators umgangen und dadurch der Dynamikbereich nochmals um ca. 7 dB verbessert. Bis zu vier Konverter können an den R&S ZNA angeschlossen werden, um differenzielle, Mehrtor- und frequenzumsetzende Messobjekte zu charakterisieren.

Fazit
Die essenzielle Voraussetzung für einen zukunftssicheren High-End-Vektor-Netzwerkanalysator ist eine leistungsstarke Hardware, die eine ausgezeichnete HF-Performance und umfassende Funktionalität bietet. Mit vier internen Quellen, acht Messempfängern, zwei internen Lokaloszillatoren und diversen weiteren Hardwarekomponenten im R&S ZNA lassen sich selbst komplexe Messaufgaben komfortabel durchführen. Das messobjektbasierte Bedienkonzept unter Verwendung von Wizards vereinfacht die Konfiguration von Messungen und sorgt für den optimalen Einsatz der Hardware-Funktionalitäten des Geräts. Mit seiner einzigartigen Hardware-Architektur, der herausragenden HF-Performance und dem wegweisenden Bedienkonzept bewältigt der Vektor-Netzwerkanalysator R&S ZNA auch anspruchsvollste Messaufgaben.

Infoservice
Roschi Rohde & Schwarz AG
Mühlestrasse 7, 3063 Ittigen
Tel. 031 922 15 22, Fax 031 921 81 01
sales@roschi.rohde-schwarz.com, www.rohde-schwarz.com/chBild



Bild 1: Der Vektor-Netzwerkanalysator R&S ZNA besticht durch seine technische Ausstattung und das innovative Bedienkonzept


Bild 2: Komplexe Messkonfigurationen leicht gemacht


Bild 3: Filtermessung mit einem Dynamikbereich von 170 dB