Önskar du att du hade haft Stålmannens röntgensyn eller Saurons palantir? Radiokonstruktörer önskar ofta att de haft en bättre spektrumanalysator som kunde visa allt! Med Tektronix hjälp är vi nu en bra bit närmare sanningen. Det finns två mätfall som alla mättekniker pysslar med: antingen vet man vad man letar efter, eller också vet man inte det. I båda fallen behöver man ett instrument som visar sanningen och inget annat än sanningen. Så har inte alltid varit fallet, erinrar sig undertecknad från sin bana som elektronikkonstruktör. Antingen det rör sig om ett samplingoscilloskop som visar falska nyqvistövertoner eller en spektrumanalysator som inte kan hålla sig framme vid rätt frekvens när den där spuriosen dyker upp, så blir resultatet en misslyckad mätning med falska resultat.
Tektronix RSA 6120, 20 gigahertz i en blink!
Där kör vi rakt på pudelns kärna. Före RSA6000-serien var spektrumanalys visserligen ganska rakt på sak. Spektrumanalysatorer är kända för sin stora bandbredd, inte för att de är så snabba. Den är inget annat än en radiomottagare som kan svepa över ett ovanligt stort frekvensområde, med mottagaren inställd på önskad bandbredd. Den är tvungen att fysiskt svepa hela frekvensområdet tillräckligt långsamt för att signalerna inom mottagarens passband ska bli uppfattbara. En traditionell svept analysator kan ta 20 minuter på sig att svepa en gigahertz med tio kilohertz bandbredd. Sannolikheten att man ska stöta på en okänd bärvåg, hoppfrekvens, blåtand, snabb interferens eller vad som helst, är nästan lika med noll. Om en bärvåg uppstår på ett ställe man just svept förbi, missar man den. Att trigga på den är givetvis uteslutet.
För att undersöka hur ett modernt instrument tar sig an problemet, tog vi oss till Elektronikbolaget Orbis i Ulvsunda, svensk representant för amerikanska Tektronix, och träffade mätteknikerna Bo Ygfors och Renaud Simper. Mjukt nedsjunkna i bekväma stolar och med en rykande cappuccino i handen, började vi utforska moderna mätteknikers vedermödor.
Vad är problemet med dagens radiosignaler? Analoga signaler ”fanns” liksom hela tiden, men moderna signaler, hoppfrekvensradio, mobiltelefoner, blåtand, WLAN, kommer i mycket korta pulser och hoppar i frekvens. Modulationen, som QAM eller QPSK är oerhört komplex i jämförelse med FM eller AM och kan inte avkodas med ögat. Datorkraft måste till för att koda av en bärvåg. Flera olika tjänster kan hoppa runt i varandras frekvensband och en enda apparat kan ha flera sändare.
Får vi be om största möjliga bandbredd!
In kommer massiv signalbehandling.
RSA6000 har en mottagare som hämtar in ett band på 110 MHz, digitaliserar detta och därefter kör en fouriertransform som delar upp vågformen i frekvensdomänen. Om och om igen, 292.000 gånger per sekund, och staplar resultaten på varandra. På det sättet samlar instrumentet statistik, kan visa hur ofta en signal förekommer och kodar detta i olika färger på skärmen.
Önskat antal 110 MHz-segment från 10 kHz till 20 GHz kan läggas bredvid varandra. Så fångar instrumentet ett spektrum ända upp i radarbanden 1600 gånger per sekund, flera tiopotenser snabbare än med traditionella instrument.
Som om inte det skulle vara nog kan instrumentet söka efter transienter på olika frekvenser, trigga på dessa och visa insignalen runt triggpunkterna. För att nu bara nämna ett litet urval av vad apparaten kan, utöver att bränna DVD-R, kommunicera på nätverk, mata ut en mängd olika filformat för till exempel Matlab etc.
Systemskiss
Arkitekturen i RSA6000 är delvis ny. Ungefär fram till efter mellanfrekvensdelen (IF FIlter) ser den ut som den alltid sett ut, men efter den digitala signalprocessorn är det helt nytt. Efter A/D-omvandling foruriertransformeras signalen och man tar ut triggpunkter. Signalprocessorn staplar svepen ovanpå varandra i minnet.
