Rigol RSA6000 echtzeit-spektrumanalysator im überblick

RF-Messtechnik hat sich in den vergangenen Jahren rasant weiterentwickelt. Moderne Funksysteme, IoT-Geräte, Mikrowellen-Funkstrecken und immer dichter belegte Frequenzspektren erfordern Messgeräte, die auch schnelle und sehr kurzzeitige HF-Ereignisse zuverlässig erfassen können.

Die Rigol RSA6000-Serie ist eine Spektrumanalysator-Plattform, die klassische Swept-Spectrum-Analyse mit Echtzeit-Spektrumanalyse kombiniert. Diese Gerätefamilie richtet sich in erster Linie an HF-Entwicklungslabore, Forschungsumgebungen, Hochschulen sowie Ingenieure, die mit drahtlosen Kommunikationssystemen arbeiten.

Eines der zentralen Ziele der RSA6000-Plattform besteht darin, die Echtzeit-Spektrumanalyse in einen Preisbereich zu bringen, der deutlich unter dem klassischer High-End-HF-Analysatoren liegt.

Echtzeit-spektrumanalyse

Die meisten konventionellen Spektrumanalysatoren arbeiten mit einem Sweep-Verfahren. Das Gerät durchläuft einen Frequenzbereich Schritt für Schritt und misst den Signalpegel an jedem Frequenzpunkt. Dieser Ansatz liefert präzise Spektralmessungen, hat jedoch eine klare Einschränkung.

Wenn ein HF-Signal nur sehr kurz auftritt, ist der Analysator möglicherweise genau in diesem Moment nicht auf die betreffende Frequenz abgestimmt.

Echtzeit-Spektrumanalysatoren lösen dieses Problem, indem sie eine komplette Bandbreite gleichzeitig beobachten. Eingehende Signale werden kontinuierlich per FFT verarbeitet, sodass transiente oder kurzzeitige Signale erkannt werden können.

Diese Fähigkeit ist besonders nützlich in Umgebungen, in denen:

Frequency-Hopping-Kommunikation eingesetzt wird

kurze Burst-Übertragungen auftreten

sporadische Störungen erscheinen

eine kontinuierliche Spektrumüberwachung erforderlich ist

Die Echtzeitanalyse erleichtert die Beobachtung solcher HF-Ereignisse erheblich.

Modelle der RSA6000-serie

Rigol bietet mehrere Frequenzvarianten an, die auf derselben Hardwareplattform basieren.

Zu den verfügbaren Modellen gehören:

RSA6085 – 9 kHz bis 8,5 GHz

RSA6140 – 9 kHz bis 14 GHz

RSA6265 – 9 kHz bis 26,5 GHz

Durch diese unterschiedlichen Frequenzbereiche lässt sich das passende Gerät je nach Anwendung auswählen.

Versionen mit geringerem Frequenzbereich sind in der Regel ausreichend für:

HF-Elektronikentwicklung

Analyse von ISM-Bändern

Wi-Fi- und Bluetooth-Tests

IoT-Geräteentwicklung

Das 26,5-GHz-Modell erweitert den nutzbaren Bereich auf Mikrowellenanwendungen.

Wichtige technische daten

Zu den wichtigsten Merkmalen des Geräts gehört die 200-MHz-Echtzeit-Analysebandbreite, mit der ein breiter HF-Bereich gleichzeitig beobachtet werden kann.

Wesentliche technische Parameter sind:

Frequenzbereich: 9 kHz bis 26,5 GHz

Echtzeit-Analysebandbreite: 200 MHz

Sweep-Geschwindigkeit: bis zu 4 THz/s

POI (Probability of Intercept): 3,83 µs

DANL (Displayed Average Noise Level): ca. –163 dBm/Hz

Phasenrauschen: ca. –108 dBc/Hz bei 1 GHz / 10 kHz Offset

Diese Werte bestimmen, wie effektiv der Analysator unterschiedliche HF-Signale erkennen und messen kann.

Sweep-geschwindigkeit

Die Sweep-Geschwindigkeit gibt an, wie schnell der Analysator einen definierten Frequenzbereich abtasten kann.

Bei der klassischen Swept-Spectrum-Analyse bewegt sich das Gerät Schritt für Schritt über die eingestellte Span-Breite. Die Sweep-Geschwindigkeit beeinflusst daher direkt, wie lange eine vollständige Spektrummessung dauert.

Der RSA6000 unterstützt Sweep-Geschwindigkeiten von bis zu 4 THz pro Sekunde. Dadurch lassen sich sehr große Frequenzbereiche in kurzer Zeit scannen.

Eine hohe Sweep-Geschwindigkeit ist besonders nützlich für:

das schnelle Scannen großer Frequenzspannen

das zügige Auffinden von Störquellen

allgemeine Aufgaben der Spektrumüberwachung

Trotzdem bleiben sweepbasierte Messungen zeitabhängige Prozesse, weshalb sie in der Praxis häufig mit Echtzeitanalyse kombiniert werden.

POI – probability of intercept

Probability of Intercept, kurz POI, ist ein zentraler Parameter der Echtzeit-Spektrumanalyse.

Er definiert die minimale Signaldauer, die der Analysator zuverlässig erkennen kann. Signale, die kürzer sind, werden unter Umständen nicht immer erfasst.

Ein POI von 3,83 µs bedeutet, dass Signale mit einer Dauer von mehr als etwa 3,83 Mikrosekunden mit hoher Wahrscheinlichkeit erkannt werden.

Dieser Parameter ist besonders relevant bei der Analyse von:

Radarsignalen

Frequency-Hopping-Kommunikationssystemen

Burst-Übertragungen

kurzzeitigen Störereignissen

Niedrigere POI-Werte stehen in der Regel für eine bessere Fähigkeit, transiente HF-Signale zu erfassen.

DANL – displayed average noise level

DANL beschreibt den internen Rauschboden des Spektrumanalysators.

Dieser Wert bestimmt, wie kleine Signale das Gerät oberhalb seines Eigenrauschens noch erkennen kann.

Für den RSA6000 wird ein DANL von ungefähr –163 dBm/Hz angegeben. Dadurch kann der Analysator auch sehr schwache HF-Signale messen.

Ein niedriger Rauschboden ist wichtig für Anwendungen wie:

Empfänger-Empfindlichkeitsmessungen

Erkennung sehr schwacher Signale

Spektrumüberwachung

Störungsanalyse

Je niedriger beziehungsweise negativer der DANL-Wert ist, desto besser ist die Empfindlichkeit des Analysators.

Phasenrauschen

Das Phasenrauschen beschreibt die Stabilität des internen Lokaloszillators des Analysators.

Alle HF-Analysatoren verwenden einen Lokaloszillator zur Frequenzumsetzung. In der Praxis arbeiten Oszillatoren jedoch nicht vollkommen rauschfrei, sodass kleine Rauschanteile um die Trägerfrequenz herum auftreten.

Phasenrauschen wird üblicherweise in dBc/Hz bei einem bestimmten Frequenzabstand zum Träger angegeben.

Beispiel:

–108 dBc/Hz bei 1 GHz / 10 kHz Offset

Das bedeutet, dass der Rauschpegel in einem Abstand von 10 kHz zur Trägerfrequenz 108 dB unterhalb der Trägerleistung liegt.

Gute Werte beim Phasenrauschen sind besonders wichtig bei Messungen an:

schmalbandigen HF-Signalen

Radarsystemen

Mikrowellen-Funkstrecken

digital modulierten Signalen

Zu starkes Phasenrauschen kann schwache Signale verdecken, die dicht neben einem starken Träger liegen.

Klassische swept-spectrum-analyse

Neben dem Echtzeitbetrieb unterstützt das Gerät auch die konventionelle Swept-Spectrum-Analyse.

Dieser Betriebsmodus bleibt für viele HF-Messaufgaben unverzichtbar, unter anderem für:

Oberwellenanalyse

Erkennung unerwünschter Aussendungen

Rauschbodenmessungen

Analyse schmalbandiger HF-Signale

Die Kombination aus Sweep-Analyse und Echtzeit-Spektrumüberwachung ermöglicht es Ingenieuren, je nach Messaufgabe die passende Methode auszuwählen.

Analyse digitaler modulationen

Moderne drahtlose Systeme basieren stark auf digitalen Modulationsverfahren. In vielen Fällen reicht eine reine Spektrumanalyse nicht aus, um die Signalqualität vollständig zu bewerten.

Die RSA6000-Plattform unterstützt Vektor-Signalanalyse-Funktionen, mit denen sich digital modulierte Signale detailliert untersuchen lassen.

Zu den typischen Modulationsarten gehören:

QPSK

QAM

FSK

OFDM

Mit der Vektor-Signalanalyse lassen sich unter anderem folgende Parameter messen:

EVM (Error Vector Magnitude)

Modulationsgenauigkeit

Signalverzerrung

IQ-Ungleichgewicht

Diese Funktionen sind insbesondere bei der Entwicklung drahtloser Kommunikationssysteme von großer Bedeutung.

EMI-pre-compliance-tests

Elektromagnetische Verträglichkeit ist ein wesentlicher Aspekt moderner Elektronikentwicklung.

Der Spektrumanalysator unterstützt EMI-Pre-Compliance-Messungen. Damit können Entwickler mögliche elektromagnetische Störprobleme bereits vor formalen EMV-Labortests bewerten.

Das frühzeitige Erkennen von EMI-Problemen kann Entwicklungszeit und Kosten deutlich reduzieren.

Störungssuche und spektrumüberwachung

Einer der praktischsten Einsatzzwecke von Echtzeit-Spektrumanalysatoren ist die kontinuierliche Beobachtung der HF-Umgebung.

Das Gerät kann genutzt werden für:

Messungen der Frequenzbelegung

Identifikation von Störquellen

Überwachung von Funkfrequenzbändern

Typische Einsatzbereiche sind:

Fehlersuche in industriellen Funksystemen

Analyse drahtloser Netzwerke

HF-Labormessungen

experimentelle Funkumgebungen

Rigol im markt für RF-messtechnik

Rigol hat sein Portfolio im Bereich HF-Messtechnik im vergangenen Jahrzehnt schrittweise ausgebaut. Das Unternehmen war ursprünglich vor allem für Oszilloskope und Labornetzteile bekannt, hat jedoch zunehmend auch HF-Messgeräte eingeführt.

Mit der RSA6000-Serie adressiert Rigol klar den Markt für HF-Laborgeräte im mittleren Segment.

Dieser Bereich wurde traditionell vor allem von Herstellern wie folgenden dominiert:

Rohde & Schwarz

Keysight

Anritsu

Rigols Strategie besteht typischerweise darin, vergleichbare Funktionen zu einem niedrigeren Preis anzubieten und damit fortschrittliche Messtechnik für ein breiteres Spektrum an Laboren zugänglich zu machen.

Preis

Der Endpreis des Geräts hängt vom gewählten Frequenzbereich und den optionalen Softwarepaketen ab.

Typische Marktpreise liegen ungefähr bei:

Rigol RSA6085: etwa 14.000 bis 18.000 EUR

Rigol RSA6140: etwa 18.000 bis 22.000 EUR

Rigol RSA6265: etwa 23.000 bis 30.000 EUR

In US-Dollar entspricht das ungefähr:

15.000 bis 32.000 USD

Der tatsächliche Preis hängt von der Konfiguration, optionalen Analysepaketen und dem jeweiligen Distributor ab.

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