Panoramica del Rigol RSA6000, analizzatore di spettro real-time

La strumentazione di misura RF si è evoluta rapidamente negli ultimi anni. I moderni sistemi wireless, i dispositivi IoT, i collegamenti di comunicazione a microonde e uno spettro radio sempre più affollato richiedono strumenti di misura in grado di rilevare eventi RF rapidi e di breve durata.

La serie Rigol RSA6000 è una piattaforma di analizzatori di spettro che combina la tradizionale analisi di spettro sweep con funzionalità di analisi di spettro real-time. Questa famiglia di strumenti è destinata principalmente ai laboratori di sviluppo RF, agli ambienti di ricerca, alle università e agli ingegneri che lavorano con sistemi di comunicazione wireless.

Uno degli obiettivi della piattaforma RSA6000 è rendere la tecnologia di analisi di spettro real-time accessibile in una fascia di prezzo significativamente più bassa rispetto a quella dei tradizionali analizzatori RF di fascia alta.

Analisi di spettro real-time

La maggior parte degli analizzatori di spettro convenzionali opera con un metodo di scansione in frequenza. Lo strumento esegue la scansione di un intervallo di frequenze passo dopo passo e misura il livello del segnale in ciascun punto di frequenza. Questo approccio fornisce misure spettrali accurate, ma presenta un limite.

Se un segnale RF compare solo per un breve istante, l’analizzatore potrebbe non essere sintonizzato su quella frequenza esatta nel momento in cui il segnale si verifica.

Gli analizzatori di spettro real-time risolvono questo problema osservando simultaneamente un’intera larghezza di banda. I segnali in ingresso vengono elaborati in continuo tramite analisi FFT, consentendo di rilevare segnali transitori o di breve durata.

Questa capacità è particolarmente utile in ambienti in cui:

viene utilizzata la comunicazione frequency hopping

si verificano trasmissioni burst di breve durata

compaiono interferenze intermittenti

è necessario il monitoraggio dello spettro

L’analisi real-time rende molto più semplice osservare questo tipo di eventi RF.

Modelli della serie RSA6000

Rigol offre diverse varianti di frequenza basate sulla stessa piattaforma hardware.

I modelli disponibili includono:

RSA6085 – da 9 kHz a 8,5 GHz

RSA6140 – da 9 kHz a 14 GHz

RSA6265 – da 9 kHz a 26,5 GHz

I diversi intervalli di frequenza consentono di scegliere lo strumento in base all’applicazione prevista.

Le versioni a frequenza più bassa sono generalmente sufficienti per:

sviluppo di elettronica RF

analisi delle bande ISM

test Wi-Fi e Bluetooth

sviluppo di dispositivi IoT

Il modello da 26,5 GHz estende il campo di utilizzo alle applicazioni a microonde.

Specifiche tecniche principali

Una delle caratteristiche più importanti dello strumento è la larghezza di banda di analisi real-time di 200 MHz, che consente di osservare simultaneamente un ampio spettro RF.

I parametri tecnici importanti includono:

intervallo di frequenza: da 9 kHz a 26,5 GHz

larghezza di banda di analisi real-time: 200 MHz

velocità di sweep: fino a 4 THz/s

POI (Probability of Intercept): 3,83 µs

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

rumore di fase: circa –108 dBc/Hz a 1 GHz / offset di 10 kHz

Questi parametri determinano l’efficacia con cui l’analizzatore può rilevare e misurare diversi segnali RF.

Velocità di sweep

La velocità di sweep indica quanto rapidamente l’analizzatore può scandire un intervallo di frequenze definito.

Durante l’analisi di spettro sweep, lo strumento si sposta passo dopo passo sull’intervallo di frequenze selezionato. La velocità di sweep influisce quindi direttamente sul tempo necessario per produrre una misura spettrale completa.

L’RSA6000 supporta velocità di sweep fino a 4 THz al secondo, permettendo di scandire in breve tempo intervalli di frequenza molto ampi.

Un’elevata velocità di sweep è particolarmente utile per:

scansionare ampi intervalli di frequenza

individuare rapidamente le fonti di interferenza

eseguire attività generali di monitoraggio dello spettro

Tuttavia, le misure basate sullo sweep restano processi dipendenti dal tempo, motivo per cui spesso vengono affiancate dall’analisi real-time.

POI – probability of intercept

La Probability of Intercept, o POI, è un parametro chiave nell’analisi di spettro real-time.

Definisce la durata minima del segnale che l’analizzatore può rilevare in modo affidabile. I segnali più brevi di questa durata potrebbero non essere sempre catturati.

Un POI di 3,83 µs significa che i segnali di durata superiore a circa 3,83 microsecondi verranno rilevati con alta probabilità.

Questo parametro è particolarmente importante nell’analisi di:

segnali radar

sistemi di comunicazione frequency hopping

trasmissioni burst

eventi di interferenza di breve durata

Valori di POI più bassi indicano generalmente prestazioni migliori nel rilevamento di segnali RF transitori.

DANL – displayed average noise level

Il Displayed Average Noise Level, o DANL, rappresenta il rumore di fondo interno dell’analizzatore di spettro.

Questo valore determina quanto piccolo possa essere un segnale rilevato dallo strumento al di sopra del proprio rumore interno.

L’RSA6000 specifica un DANL di circa –163 dBm/Hz, permettendo all’analizzatore di misurare segnali RF molto deboli.

Un basso rumore di fondo è importante per applicazioni come:

misure di sensibilità del ricevitore

rilevamento di segnali a bassa potenza

monitoraggio dello spettro

analisi delle interferenze

Più il valore DANL è basso, cioè più negativo, migliore è la sensibilità dell’analizzatore.

Rumore di fase

Il rumore di fase descrive la stabilità dell’oscillatore locale interno dell’analizzatore.

Tutti gli analizzatori RF utilizzano un oscillatore locale per la conversione di frequenza. In pratica, gli oscillatori non sono perfettamente stabili e piccoli componenti di rumore compaiono attorno alla frequenza portante.

Il rumore di fase viene generalmente specificato in dBc/Hz a un determinato offset di frequenza rispetto alla portante.

Per esempio:

–108 dBc/Hz a 1 GHz / offset di 10 kHz

Questo significa che il livello di rumore misurato a 10 kHz di distanza dalla portante è inferiore di 108 dB rispetto alla potenza della portante.

Buone prestazioni di rumore di fase sono particolarmente importanti nella misura di:

segnali RF a banda stretta

sistemi radar

collegamenti di comunicazione a microonde

segnali modulati digitalmente

Un rumore di fase eccessivo può mascherare segnali deboli situati vicino a una portante forte.

Analisi di spettro sweep tradizionale

Oltre al funzionamento real-time, lo strumento supporta anche la tradizionale analisi di spettro sweep.

Questa modalità rimane essenziale per molti tipi di misure RF, tra cui:

analisi delle armoniche

rilevamento di segnali spurii

misure del rumore di fondo

analisi di segnali RF a banda stretta

La combinazione di analisi sweep e monitoraggio dello spettro real-time consente agli ingegneri di scegliere il metodo di misura più adatto in base al compito.

Analisi della modulazione digitale

I moderni sistemi wireless fanno ampio uso di tecniche di modulazione digitale. In molti casi, la sola analisi di spettro non è sufficiente per valutare completamente la qualità del segnale.

La piattaforma RSA6000 supporta funzioni di vector signal analysis, consentendo un esame dettagliato dei segnali modulati digitalmente.

I tipi di modulazione tipici includono:

QPSK

QAM

FSK

OFDM

La vector signal analysis può misurare parametri quali:

EVM (Error Vector Magnitude)

accuratezza della modulazione

distorsione del segnale

sbilanciamento IQ

Queste capacità sono particolarmente importanti durante lo sviluppo di sistemi di comunicazione wireless.

Test EMI di pre-compliance

La compatibilità elettromagnetica è un aspetto critico dello sviluppo dei moderni prodotti elettronici.

L’analizzatore di spettro supporta misure EMI di pre-compliance, consentendo agli ingegneri di valutare potenziali problemi di interferenza elettromagnetica prima dei test formali EMC in laboratorio.

L’identificazione precoce dei problemi EMI può ridurre in modo significativo tempi e costi di sviluppo.

Rilevamento delle interferenze e monitoraggio dello spettro

Uno degli impieghi più pratici degli analizzatori di spettro real-time è l’osservazione continua dell’ambiente RF.

Lo strumento può essere utilizzato per:

misure di occupazione dello spettro

identificazione delle fonti di interferenza

monitoraggio delle bande di radiofrequenza

Le applicazioni tipiche includono:

diagnostica di sistemi radio industriali

analisi di reti wireless

misure di laboratorio RF

ambienti radio sperimentali

Rigol nel mercato della strumentazione di test RF

Rigol ha ampliato gradualmente il proprio portafoglio di strumenti RF nell’ultimo decennio. L’azienda era inizialmente conosciuta soprattutto per oscilloscopi e alimentatori da laboratorio, ma ha introdotto sempre più strumenti di misura RF.

Con la serie RSA6000, Rigol punta chiaramente al segmento intermedio del mercato degli strumenti da laboratorio RF.

Questo segmento è stato tradizionalmente dominato da produttori come:

Rohde & Schwarz

Keysight

Anritsu

La strategia di Rigol consiste tipicamente nell’offrire funzionalità comparabili a un prezzo inferiore, rendendo le capacità di misura avanzate accessibili a una gamma più ampia di laboratori.

Prezzo

Il prezzo finale dello strumento dipende dall’intervallo di frequenza selezionato e dai pacchetti software opzionali.

I prezzi di mercato tipici sono approssimativamente:

Rigol RSA6085: circa 14.000 – 18.000 EUR

Rigol RSA6140: circa 18.000 – 22.000 EUR

Rigol RSA6265: circa 23.000 – 30.000 EUR

In dollari USA questo corrisponde approssimativamente a:

15.000 – 32.000 USD

Il prezzo effettivo dipende dalla configurazione, dai pacchetti di analisi opzionali e dal distributore.

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