Rohde & Schwarz R&S®RTO1014 - цифровой осциллограф

Обзор преимуществ цифрового осциллографа Rohde & Schwarz R&S®RTO1014

В сфере передачи информации прочно заняли свое место широкополосные системы. Они характеризуются малой спектральной плотностью энергии и очень широкой полосой, которая иногда составляет до нескольких сотен мегагерц. Малая спектральная мощность позволяет работать таким системам в когнитивном режиме, т.е. с перекрытием рабочих диапазонов других радиослужб. Как правило, излучение передатчиков широкополосных систем обладает малой мощностью и небольшой площадью покрытия.

Вместе с тем, использование столь широкополосных сигналов в практических целях требует обеспечения их информационной целостности. После переноса на несущую частоту они могут передаваться через эфир и через коаксиальные линии, причем первая из упомянутых сред приводит к значительному колебанию спектральной плотности от частоты  к частоте. В результате значение спектральной плотности изменяется в пределах рабочей полосы, т.е. сигнал искажается, и для правильного восстановления информации выполняется ее предкоррекция по специальным алгоритмам.

Однако информационная целостность сигналов может нарушаться и за счет искажений в коаксиальных кабелях, длина которых с учетом высоты антенно-мачтовых сооружений может достигать десятков метров. В теоретической радиоэлектронике показано, что сохранение формы сложного сигнала достигается в том случае, если все его спектральные составляющие не претерпевают никаких изменений, кроме запаздывания. Это соответствует строго линейному изменению фазы с увеличением частоты. С точки зрения коаксиальных линий это означает, что полоса рабочих частот ограничена не только значением, после которого значительно увеличивается затухание, но и частотами, где начинает изменяться запаздывание сигнала. На основе этого положения может быть оценена граничная частота по фазовому критерию.

Анализ свойств различных узлов антенных трактов, к которым, строго говоря, и относятся коаксиальные линии, обычно проводится с использованием анализаторов спектра или анализаторов антенно-фидерных устройств. Первая группа приборов, даже при наличии функции двухпортовых измерений, не предназначена непосредственно для измерения частотной зависимости времени запаздывания или фазы. Функция поиска расстояния до обрыва, основанная на принципах рефлексометрии, не обладает достаточной точностью для измерения запаздывания. Современные анализаторы антенно-фидерных устройств представляют собой приборы с широкой функциональностью, и они иногда способны строить сразу фазочастотную характеристику. Однако такие устройства, построенные на основе анализаторов спектра с трекинг-генератором, дополнительными электронными узлами и специальным программным обеспечением являются дорогостоящими и по цене во много раз превосходят осциллографы своего класса.

Отсутствие в радиолаборатории измерительных приборов, способных измерить зависимость фазы от частоты, не является поводом к игнорированию рассмотренного вопроса, поскольку это может привести к серьезным проблемам при отладке широкополосных систем. Оценить граничную частоту по фазовому критерию можно с использованием качественных осциллографов, обладающих малой погрешностью временной развертки. Метод измерений состоит в том, что исследуемый отрезок кабеля подключают к генератору синусоидального сигнала так, чтобы обеспечивалось согласование. Каналы осциллографа подключают к входу и выходу кабеля. Изменяя частоту в пределах выбранного интервала, перекрывающего паспортное предельное значение, по отображаемым на экране осциллограммам измеряют запаздывание сигнала в кабеле. С увеличением частоты запаздывание начинает увеличиваться; граничная частота определяется по критерию этого увеличения. Использование сигналов импульсного характера не допускается, поскольку они не обеспечивают возможность точного измерения время запаздывания. Собственное запаздывание между каналами в критичных случаях может быть оценено и компенсировано путем дополнительных измерений.

Основное требование, предъявляемое к оборудованию, состоит в достаточной полосе пропускания и минимальной временной погрешности, а также по достаточной скорости нарастания переходной характеристики, что необходимо для исключения влияния переходных процессов на результат измерений. К приборам, подходящим для таких измерений, относится осциллограф Rohde&Schwarz RTO1014, имеющий четыре канала и полосу пропускания 1 ГГц. Минимальная временная погрешность для него составляет ±0,02 ppm, а скорость нарастания его переходной характеристики – 350 пс, что исключает значимое влияние осциллографа на результат измерений.

Измерение времени запаздывания должно выполняться с использованием усреднения, поскольку на высоких частотах даже для синусоидальных сигналов наблюдается джиттер. Использование пикового детектора также способно улучшить отображение сигналов на экране за счет подчеркивания максимумов на наблюдаемых осциллограммах. Отсчет запаздывания следует выполнять при помощи курсорных измерений либо в автоматическом режиме, что ускоряет выполнение измерений и повышает их точность.

Таким образом, совершенствование технологий радиосвязи приводит к актуализации вопросов, которые ранее не учитывались как не существенные. Успешно решать их можно только в том случае, если метрологическая база не только соответствует требованиям времени, но и опережает их, обеспечивая решение последующих задач.
 

Технические характеристики цифрового осциллографа Rohde & Schwarz R&S®RTO1014