Анализатор спектра tinySA ULTRA

Анализатор спектра используется для измерения амплитуды, а также отображения электрических сигналов в зависимости от частоты.

Внимание! Возможна бесплатная установка специализированной прошивки tinySA Ultra для ведения радиоэлектронной разведки (прошивка ВСУ) – при прохождении дополнительной верификации.

Кому может быть полезен анализатор спектра?

Такой прибор может быть полезен, если вам необходимо понять, на каких частотах работает тот или иной ВЧ прибор. Какова амплитуда излучаемого сигнала? Есть ли гармоники на выходе передатчика, каков их уровень? При помощи такого прибора радиолюбители могут проводить быстрый ВЧ-анализ эфирной обстановки. Точно наводить ВЧ антенны на источник сигналов. Проверять правильность работы РЧ устройств. Также возможно определение параметров модуляции, измерение фазовых шумов, измерение коэффициента шума, измерение гармонических и не гармонических искажений и т.д.

Описание

Портативный анализатор спектра tinySA Ultra оснащен 4,0-х дюймовым резистивным сенсорным цветным дисплеем, который отображает полный диапазон частот при 450 точках сканирования, и имеет в комплекте аккумуляторную батарею, обеспечивающую до двух часов работы в портативном режиме. Кроме того, анализатор имеет два различных режима: нормальный режим и ультрарежим. TinySA Ultra имеет множество встроенных опций настройки, таких как переключаемый полосовой фильтр и ступенчатый входной аттенюатор. Важно помнить, что максимальный входной уровень tinySA составляет +6 дБм. Если вы не уверены в уровне входного сигнала, рекомендуется использовать аттенюатор.

Когда tinySA Ultra не используется в качестве анализатора спектра, его можно также использовать в качестве генератора сигналов синусоидальной или прямоугольной формы.

Управление представлено выключателем питания, светодиодом и качающимся джойстиком-кнопкой. Удобнее всего управлять анализатором через сенсорный экран, но если вам это вдруг неудобно, то можно обойтись и «качелькой».

Анализатор полностью может управляться с ПК через USB-кабель. Он также оснащен автоматической самодиагностикой и автокалибровкой используя встроенный генератора сигналов.

Первое, что следует сделать после включения, это самокалибровка. Соединяем комплектным кабелем порты прибора. Затем заходим в пункт меню CONFIG -> SELF TEST. Если все хорошо, то идем в меню LEVEL CAL и, сбросив калибровку, проводим ее заново от 100кГц до 5.3ГГц, либо выше 5.3ГГц, в зависимости от задач. Для калибровки выше 5.3ГГц нужен отдельный генератор.

Ultra режим в TinySA

Режим Ultra отключен по умолчанию, но его можно включить с помощью команды CONFIG/MORE/ENABLE ULTRA, используя код 4321 в качестве кода разблокировки.

В нормальном НЧ режиме (0.1 — 800 МГц) ФНЧ на входе анализатора обеспечивает отсутствие зеркальных и пораженных частот, но при этом он ограничивает и максимальные используемые частоты. Когда ФНЧ отключается, первый смеситель можно использовать для измерения на СВЧ (от 800 МГц и выше), но при этом у нас в спектре возможно появление различных побочных продуктов работы смесителя. То есть прибор будет страдать от пораженных частот. Используя специальный алгоритм, требующий многократных измерений на разных частотах, подобный тому, который используется в USB-анализаторах спектра Signal Hound, можно убрать большую часть этих зеркалок, измерять сигналы, присутствующие в спектре непрерывно, так чтобы их можно было измерить несколько раз. Очень короткие или сложные сигналы, а также широкополосные сигналы (шире 1 МГц) скорее всего будут вырезаны алгоритмом как потенциальные зеркалки и паразитные излучения при сканировании спектра.

В режиме Ultra входной ФНЧ автоматически включается для всех частот в пределах полосы пропускания ФНЧ (до 750 МГц). Для более высоких частот ФНЧ будет выключаться, и измерение будет медленнее из-за алгоритма, который проводит несколько измерений в диапазоне, что необходимо для устранения зеркалок и паразитных помех.

Вместе с алгоритмом устранения зеркалок и других побочных эффектов также можно применить внешний преселектор, который пропустит на вход только ограниченную полосу частот. Примером такого преселектора является антенна с ограниченной полосой пропускания. Например, используя антенну на диапазон Wi-Fi (2.4 ГГц), можно устранить большинство побочных и зеркальных каналов, также такой преселектор поможет ускорить измерения, чтобы увидеть занятость диапазона Wi-Fi.

При отключенном входном ФНЧ сигнал с гетеродина (LO) будет больше просачиваться на ВЧ вход. Возможно появление сигналов с уровнем до -10 dBm. Во время обычных измерений это не должно быть проблемой, но может повлиять на очень чувствительную цепь, подключенную к ВЧ-входу.

Максимальная входная частота в режиме Ultra ограничена 12 ГГц (в режиме HARMONIC 3 по умолчанию) или 20 ГГц (в режиме HARMONIC 5), но максимальная частота для более-менее точных измерений составляет 6 ГГц. Чувствительность снижается с увеличением частоты и примерно на 10 dB ниже 2,5 ГГц и на 25 dB ниже 5,3 ГГц. Таблица поправок на вход корректирует это снижение чувствительности до 6 ГГц. Выше 6 ГГц частотно-зависимая коррекция отсутствует, и чувствительность быстро падает!

Полное сканирование от 0 Гц до 6 ГГц с включенным алгоритмом устранения зеркалок и паразитных помех занимает почти 14 секунд!

Включение режима Ultra не оказывает отрицательного влияния на измерения ниже частоты 800 МГц, поэтому после включения режима Ultra нет особых причин отключать его, но при необходимости это можно сделать с помощью той же команды CONFIG/MORE/ENABLE ULTRA.

Главные недостатки измерений в ультра режиме:

• Увеличено время сканирования
• Не удается захватить сигналы очень короткой продолжительности
• Не удается захватить сигналы сканирования (например, от ГКЧ)
• Показывает ложные сигналы при использовании с очень сложными или широкими сигналами.
• Более высокий уровень просачивания сигнала гетеродина из ВЧ-разъема

Режим Ultra отключен по умолчанию, но его можно включить с помощью команды CONFIG/MORE/ENABLE ULTRA, используя код 4321 в качестве кода разблокировки. Иногда обновление FW может потребовать повторного включения. Включая ультра-режим, вы подтверждаете, что понимаете и соглашаетесь с ограничениями ультра-режима.

Как не сжечь свой TinySA Ultra

Для того чтобы понять какой уровень будет безопасным для прибора следует разобраться с dB-лами. Рассчитать dB не сложно.

• Каждое увеличение мощности сигнала в 10 раз повышает уровень dB на +10 dB.
• Каждое уменьшение мощности сигнала в 10 раз снижает уровень dB на -10 dB.

Выходная мощность передатчика:

• 100 Вт = +50 dBm
• 10 Вт = +40 dBm
• 1 Вт = +30 dBm

Для наилучшего измерения гармоник на выходе передатчиков входной уровень ТinySA должен находиться в диапазоне от -20 dBm до -10 dBm.

Подбор аттенюатора для работы с передатчиками напрямую:

• Для 100 Вт: от 60 до 70 dB
• Для 10 Вт: от 50 до 60 dB
• Для 1 Вт: от 40 до 50 dB

Самым правильным вариантом будет ВСЕГДА использовать аттенюатор 30 dB, подключенный к TinySA. Плюс использовать дополнительные аттенюаторы для уменьшения выходного сигнала передатчика до целевого входного уровня этого аттенюатора на 30 dB, то есть +10 dBm.

Управление анализатором с ПК

В отличие от NanoVNA, TinySA Ultra гораздо более дружелюбен к пользователю в плане интерфейса. Большой экран и интуитивное меню позволяют не использовать ПК в работе. Но если вам необходимо получить красивую картинку на экране, то TinySA можно соединить с ПК при помощи USB кабеля и запустить программу tinySA–APP.

Технические характеристики анализатора tinySA Ultra

• Диапазон частот анализатора:
  — от 100 кГц до 800 МГц (в обычном режиме)
  — от 100 кГц до 6 ГГц (в режиме Ultra)
• Входной импеданс: 50 Ом (при входном аттенюаторе > 10 дБ)
• Точка сжатия на 1 дБ: -1 дБм (при внутреннем аттенюаторе 0 дБ)
• Фазовый шум: -90 дБ/Гц для смещения на 100 кГц и -120 дБ/Гц для смещения на 1 МГц
• Переключаемый ручной или автоматический входной аттенюатор от 0 дБ до 31 дБ с шагом 1 дБ (при выключенном МШУ)
• Максимально допустимый уровень входного сигнала: +6 дБм, при входном аттенюаторе 0 дБ
• Максимально допустимый краткосрочный пиковый уровень коротких входного сигнала: +20 дБм, при входном аттенюаторе 30 дБ
• Рекомендуемый уровень входного сигнала при автоматическом режиме входного аттенюатора: +0 дБм
• Для наилучших результатов измерений поддерживайте входной уровень сигнала < -25 дБм
• Максимальное входное напряжение: ±5 В, по постоянному току
• Динамический диапазон: 70 дБ (отсутствуют паразитные гармоники при RBW 30 кГц)
• Разрешающая способность измерения мощности: 0,5 дБ
• Равномерность по частоте: ±2 дБ до 5,3 ГГц, ±5 дБ от 5,3 ГГц до 6 ГГц
• Абсолютная погрешность измерения уровня мощности: ± 2 дБ (после калибровки)
• Точка пересечения продуктов модуляции третьего порядка (IIP3) по входу: +15 дБм, при внутреннем аттенюаторе 0 дБ
• Ширина полосы фильтров разрешающей способности: 0.2, 1, 3, 10, 30, 100, 300, 600 и 850 кГц
• Скорость сканирования: более 1000 точек/сек, при использовании фильтров с наибольшей шириной полосы
• Отображаемое разрешение: 51, 101, 145, 290 или 450 точек измерения
• Автоматическая оптимизация фактических точек сканирования для обеспечения покрытия всего диапазона сканирования в независимости от выбранного фильтра разрешения
• Функция подавления паразитных помех для дифференциации между отметками от внутренне-генерируемых гармоник и реальным входным сигналом
• Встроенный включаемый МШУ на 20 дБ и коэффициентом шума 5 дБ
• Наименьший различимый уровень сигнала без МШУ на частоте 30 МГц и полосе разрешения 30 кГц: -102 дБм
• Наименьший различимый уровень сигнал с МШУ на частоте 30 МГц и полосе разрешения 200 Гц: -145 дБм

Характеристики генератора сигналов

• Частотный диапазон:
  — синусоидальный выход: 100 кГц — 800 МГц
  — выходной сигнал прямоугольный формы: до 4,4 ГГц, если не используется как анализатор спектра
• Гармоники: < -40 дБн в диапазоне 100 кГц — 800 МГц
• Модуляция: АМ, УП-ФМ, ШП-ФМ
• Точность уровня: ±2 дБ до 800 МГц, для уровней от -72 дБм до -18 дБм, снижение точности ниже -72 дБм.
• Разрешение по частоте: 57,2 Гц

Пользовательский интерфейс

• Экран: сенсорный, резистивный
• 16 бит на пиксель RGB
• Управление джог-переключателем
• Управление через порт USB
• Линейный источник питания для избежания импульсных помех

Комплектация

В комплект поставки анализатора tinySA Ultra входит:

• 1 x SMA антенна
• 1 x SMA переходник гнездо-гнездо
• 2 x ALSR100 кабеля длинной 30 см с разъемами SMA
• 1 x USB-C кабель
• 1 x 32ГБ MicroSD карта