Контрольно-измерительное ВЧ-оборудование

Контрольно-измерительное ВЧ-оборудование: анализатор спектра

Первым прибором является анализатор спектра. Понятие «спектр» в общем случае обозначает диапазон частот. Для радиочастотного спектра применяется специальный прибор, который носит название «анализатор спектра» и позволяет обнаруживать и измерять сигналы, присутствующие на различных частотах спектра. При этом определяются такие параметры сигналов, как мощность, модуляция и пр. Основная функция анализатора спектра заключается в отображении зависимости мощности от частоты с определением точного положения и уровня мощности ВЧ-сигнала. Мощность измеряется относительно других значений мощности и выражается в децибелах (дБ).

В дополнение к базовому измерению мощности в зависимости от частоты, многие анализаторы спектра способны демодулировать различные типы сигналов. В их число входят как базовые аналоговые сигналы (например, используемые в ЧМ-радиовещании), так и сложные цифровые сигналы (например, используемые LTE и Wi-Fi). Демодуляция означает извлечение содержащейся в сигнале информации, которая позволяет оценить величину ошибки или погрешности в модулированном или несущем информацию сигнале. Если анализатор спектра используется в таких целях, он зачастую обозначается как «анализатор сигналов».

Контрольно-измерительное ВЧ-оборудование: генераторы сигналов

ВЧ-сигналы поступают от различных устройств, таких как мобильные телефоны, пульт дистанционного управления автомобилем или GPS-спутник. Генератор сигналов предназначен для создания различных типов ВЧ-сигналов, необходимых для проектирования и испытания ВЧ-устройств, в частности приемников. Это могут быть простые немодулированные сигналы или сложные модулированные сигналы, широко используемые в беспроводной связи. С помощью генератора сигналов пользователь может управлять всеми параметрами генерируемых сигналов, включая мощность, частоту и модуляцию.

В контрольно-измерительном оборудовании наиболее часто комбинируются анализатор спектра и генератор сигналов. Например, если испытуемым устройством является усилитель, генератор сигналов генерирует сигнал, подаваемый на испытуемое устройство. Затем усиленный сигнал измеряется и анализируется с помощью анализатора спектра.

Контрольно-измерительное ВЧ-оборудование: анализатор цепей

В радиотехнике понятие «цепь» обозначает устройство, имеющее один или несколько портов, каждый из которых способен передавать, отражать и/или поглощать ВЧ-энергию. Как правило, это компоненты определенной системы. Мобильные телефоны имеют множество компонентов, которые можно рассматривать как «цепи». Чтобы гарантировать функциональность этих компонентов и надежную работу всей системы, требуются методики для проведения точных, надежных и повторяемых измерений компонентов. Цепи испытываются путем подачи ВЧ-сигнала на один из портов и одновременного измерения ВЧ-сигнала, отражаемого от этого порта, а также выходящих ВЧ-сигналов на других портах. Кроме того, измеряются такие параметры, как вносимая цепью задержка и изменения входного сигнала внутри цепи.

Анализатор цепей генерирует и измеряет ВЧ-сигналы подобно комбинации из генератора сигналов и анализатора спектра. Анализаторы цепей способны измерять малейшие изменения сигналов, а сложные процедуры калибровки позволяют дополнительно сводить к минимуму или устранять погрешности. Анализаторы цепей обычно применяются в лабораториях, тогда как в полевых условиях используются портативные анализаторы цепей в целях испытаний кабелей и антенн. Анализаторы цепей также обозначаются как векторные анализаторы цепей.

Контрольно-измерительное ВЧ-оборудование: датчики мощности

Датчики мощности просто измеряют мощность принимаемого сигнала. Основная функция датчика мощности заключается в выводе числового значения мощности, например «10,92 дБмВт». Датчики мощности уступают в сложности перечисленным выше приборам, однако широко применяются в радиотехнике и присутствуют в большинстве ВЧ-лабораторий.

Эфирные ВЧ-испытания

Как правило, ВЧ-испытания проводятся с помощью кабелей, по которым передаются сигналы между прибором и испытуемым устройством. В такой проводной схеме можно более точно контролировать уровень входной мощности на испытуемом устройстве и прочие параметры.

В некоторых современных технологиях (например, 5G) требуются эфирные испытания, при которых сигналы передаются по эфиру между испытуемым устройством и прибором. Как правило, это обусловлено повышенными частотами и отсутствием ВЧ-разъема на испытуемом устройстве. В этом случае для проведения испытаний требуются специальные экранированные камеры, которые предотвращают воздействие посторонних ВЧ-сигналов на испытуемое устройство и выход излучаемых испытательных сигналов за пределы камеры.

Прочие типы контрольно-измерительного ВЧ-оборудования

Кроме перечисленных выше четырех категорий, существует множество других типов контрольно-измерительного ВЧ-оборудования.

Тестеры радиосвязи, объединяющие в себе генератор сигналов и анализатор спектра или сигналов, предназначены для испытаний устройств беспроводной связи, т. е. мобильных телефонов, устройств Wi-Fi и Bluetooth. Они способны имитировать беспроводное устройство, точку доступа или базовую станцию в целях испытаний передачи речи и данных.

При испытаниях на электромагнитную совместимость (ЭМС) электрические устройства испытываются на наличие нежелательных ВЧ-излучений, которые способны оказывать влияние на работу других устройств. Например, стиральная машина может вызывать помехи в работе вашего мобильного телефона.

С испытаниями на ЭМС тесно связаны усилители, увеличивающие мощность ВЧ-сигнала и помогающие генерировать ВЧ-сигналы повышенной мощности, которые требуются в некоторых испытаниях на ЭМС.

Еще одной категорией контрольно-измерительного ВЧ-оборудования являются осциллографы, с помощью которых проводятся высоко- и низкочастотные электрические испытания.