Présentation du Rigol RSA6000, analyseur de spectre temps réel

Les équipements de mesure RF ont évolué rapidement ces dernières années. Les systèmes sans fil modernes, les appareils IoT, les liaisons de communication micro-ondes et des spectres radio de plus en plus encombrés exigent des instruments capables de détecter des événements RF rapides et de très courte durée.

La série Rigol RSA6000 est une plateforme d’analyseurs de spectre qui combine l’analyse de spectre balayée traditionnelle avec des capacités d’analyse de spectre en temps réel. Cette famille d’instruments s’adresse principalement aux laboratoires de développement RF, aux environnements de recherche, aux universités et aux ingénieurs travaillant avec des systèmes de communication sans fil.

L’un des objectifs de la plateforme RSA6000 est de rendre la technologie d’analyse de spectre en temps réel accessible dans une gamme de prix nettement inférieure à celle des analyseurs RF haut de gamme traditionnels.

Analyse de spectre en temps réel

La plupart des analyseurs de spectre conventionnels fonctionnent selon une méthode de balayage fréquentiel. L’instrument parcourt une plage de fréquences étape par étape et mesure le niveau du signal à chaque point de fréquence. Cette approche fournit des mesures spectrales précises, mais elle présente une limite.

Si un signal RF n’apparaît que brièvement, l’analyseur peut ne pas être réglé sur cette fréquence exacte au moment où le signal se produit.

Les analyseurs de spectre en temps réel résolvent ce problème en observant simultanément toute une largeur de bande. Les signaux entrants sont traités en continu via une analyse FFT, ce qui permet de détecter des signaux transitoires ou de courte durée.

Cette capacité est particulièrement utile dans des environnements où :

des communications à saut de fréquence sont utilisées

des transmissions en courtes rafales se produisent

des interférences intermittentes apparaissent

une surveillance du spectre est nécessaire

L’analyse en temps réel facilite considérablement l’observation de ce type d’événements RF.

Modèles de la série RSA6000

Rigol propose plusieurs variantes de fréquence reposant sur la même plateforme matérielle.

Les modèles disponibles comprennent :

RSA6085 – 9 kHz à 8,5 GHz

RSA6140 – 9 kHz à 14 GHz

RSA6265 – 9 kHz à 26,5 GHz

Ces différentes plages de fréquences permettent de choisir l’instrument en fonction de l’application visée.

Les versions de fréquence plus basse sont généralement suffisantes pour :

le développement en électronique RF

l’analyse des bandes ISM

les tests Wi-Fi et Bluetooth

le développement d’appareils IoT

Le modèle 26,5 GHz étend la plage utilisable aux applications micro-ondes.

Principales caractéristiques techniques

L’une des caractéristiques les plus importantes de l’instrument est sa largeur de bande d’analyse en temps réel de 200 MHz, qui permet d’observer simultanément un large spectre RF.

Les paramètres techniques importants comprennent :

plage de fréquences : 9 kHz à 26,5 GHz

largeur de bande d’analyse en temps réel : 200 MHz

vitesse de balayage : jusqu’à 4 THz/s

POI (Probability of Intercept) : 3,83 µs

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

bruit de phase : environ –108 dBc/Hz à 1 GHz / décalage de 10 kHz

Ces paramètres déterminent l’efficacité avec laquelle l’analyseur peut détecter et mesurer différents signaux RF.

Vitesse de balayage

La vitesse de balayage indique à quelle rapidité l’analyseur peut parcourir une plage de fréquences définie.

Lors d’une analyse de spectre balayée, l’instrument se déplace étape par étape sur l’étendue de fréquence sélectionnée. La vitesse de balayage influence donc directement le temps nécessaire pour produire une mesure spectrale complète.

Le RSA6000 prend en charge des vitesses de balayage allant jusqu’à 4 THz par seconde, ce qui permet de scanner de très grandes plages de fréquences en peu de temps.

Une vitesse de balayage élevée est particulièrement utile pour :

balayer de larges plages de fréquences

localiser rapidement des sources d’interférences

effectuer des tâches générales de surveillance du spectre

Cependant, les mesures basées sur le balayage restent des პროცესus dépendants du temps, c’est pourquoi l’analyse en temps réel est souvent utilisée en complément.

POI – probability of intercept

La Probability of Intercept, ou POI, est un paramètre clé de l’analyse de spectre en temps réel.

Elle définit la durée minimale d’un signal que l’analyseur peut détecter de manière fiable. Les signaux plus courts que cette durée ne seront pas toujours capturés.

Un POI de 3,83 µs signifie que les signaux d’une durée supérieure à environ 3,83 microsecondes seront détectés avec une forte probabilité.

Ce paramètre est particulièrement important pour l’analyse de :

signaux radar

systèmes de communication à saut de fréquence

transmissions en rafales

événements d’interférences de courte durée

Des valeurs de POI plus faibles indiquent généralement de meilleures performances pour la détection des signaux RF transitoires.

DANL – displayed average noise level

Le Displayed Average Noise Level, ou DANL, représente le plancher de bruit interne de l’analyseur de spectre.

Cette valeur détermine la plus petite amplitude de signal que l’instrument peut détecter au-dessus de son propre bruit interne.

Le RSA6000 annonce un DANL d’environ –163 dBm/Hz, ce qui permet à l’analyseur de mesurer des signaux RF très faibles.

Un faible niveau de bruit est important pour des applications telles que :

les mesures de sensibilité des récepteurs

la détection de signaux de faible puissance

la surveillance du spectre

l’analyse des interférences

Plus la valeur de DANL est basse, donc plus elle est négative, meilleure est la sensibilité de l’analyseur.

Bruit de phase

Le bruit de phase décrit la stabilité de l’oscillateur local interne de l’analyseur.

Tous les analyseurs RF utilisent un oscillateur local pour la conversion de fréquence. En pratique, les oscillateurs ne sont pas parfaitement stables, et de petits composants de bruit apparaissent autour de la fréquence porteuse.

Le bruit de phase est généralement spécifié en dBc/Hz à un certain écart de fréquence par rapport à la porteuse.

Par exemple :

–108 dBc/Hz à 1 GHz / décalage de 10 kHz

Cela signifie que le niveau de bruit mesuré à 10 kHz de la porteuse est inférieur de 108 dB à la puissance de la porteuse.

De bonnes performances en bruit de phase sont particulièrement importantes lors de la mesure de :

signaux RF à bande étroite

systèmes radar

liaisons de communication micro-ondes

signaux à modulation numérique

Un bruit de phase excessif peut masquer des signaux faibles situés à proximité d’une porteuse puissante.

Analyse de spectre balayée traditionnelle

En plus du fonctionnement en temps réel, l’instrument prend également en charge l’analyse de spectre balayée conventionnelle.

Ce mode reste essentiel pour de nombreux types de mesures RF, notamment :

l’analyse des harmoniques

la détection de signaux parasites

les mesures du plancher de bruit

l’analyse de signaux RF à bande étroite

La combinaison de l’analyse par balayage et de la surveillance du spectre en temps réel permet aux ingénieurs de choisir la méthode de mesure la plus adaptée selon la tâche.

Analyse de modulation numérique

Les systèmes sans fil modernes reposent fortement sur des techniques de modulation numérique. Dans de nombreux cas, une simple analyse de spectre ne suffit pas pour évaluer complètement la qualité du signal.

La plateforme RSA6000 prend en charge des fonctions d’analyse vectorielle du signal, permettant un examen détaillé des signaux modulés numériquement.

Les types de modulation typiques comprennent :

QPSK

QAM

FSK

OFDM

L’analyse vectorielle du signal peut mesurer des paramètres tels que :

EVM (Error Vector Magnitude)

précision de modulation

distorsion du signal

déséquilibre IQ

Ces capacités sont particulièrement importantes lors du développement de systèmes de communication sans fil.

Tests EMI de préconformité

La compatibilité électromagnétique constitue un aspect critique du développement des produits électroniques modernes.

L’analyseur de spectre prend en charge les mesures EMI de préconformité, permettant aux ingénieurs d’évaluer les problèmes potentiels d’interférences électromagnétiques avant les essais formels en laboratoire EMC.

L’identification précoce des problèmes EMI peut réduire de manière significative le temps et le coût de développement.

Détection des interférences et surveillance du spectre

L’une des utilisations les plus pratiques des analyseurs de spectre en temps réel est l’observation continue de l’environnement RF.

L’instrument peut être utilisé pour :

les mesures d’occupation du spectre

l’identification de sources d’interférences

la surveillance des bandes de fréquences radio

Les applications typiques comprennent :

le dépannage de systèmes radio industriels

l’analyse de réseaux sans fil

les mesures en laboratoire RF

les environnements radio expérimentaux

Rigol sur le marché des équipements de test RF

Rigol a progressivement élargi son portefeuille de mesure RF au cours de la dernière décennie. L’entreprise était à l’origine surtout connue pour ses oscilloscopes et ses alimentations de laboratoire, mais elle a introduit de plus en plus d’instruments de mesure RF.

Avec la série RSA6000, Rigol vise clairement le segment intermédiaire du marché des instruments de laboratoire RF.

Ce segment a traditionnellement été dominé par des fabricants tels que :

Rohde & Schwarz

Keysight

Anritsu

La stratégie de Rigol consiste généralement à proposer des fonctionnalités comparables à un prix plus bas, rendant ainsi les capacités de mesure avancées accessibles à un plus grand nombre de laboratoires.

Prix

Le prix final de l’instrument dépend de la plage de fréquences choisie et des options logicielles sélectionnées.

Les prix du marché se situent généralement autour de :

Rigol RSA6085 : environ 14 000 à 18 000 EUR

Rigol RSA6140 : environ 18 000 à 22 000 EUR

Rigol RSA6265 : environ 23 000 à 30 000 EUR

En dollars américains, cela correspond approximativement à :

15 000 à 32 000 USD

Le prix réel dépend de la configuration, des packs d’analyse optionnels et du distributeur.

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