Keysight Technologies разработала волноводный гармонический смеситель M1971E, который расширяет частотный диапазон совместимых анализаторов сигналов X-Series до E-диапазона. Он позволяет исследовать миллиметровые сигналы без покупки отдельного высокочастотного анализатора. По мере перехода автомобильных радаров, оборудования 5G FR2, высокоскоростных беспроводных линий и других радиосистем к более высоким частотам диапазона обычных анализаторов может оказаться недостаточно. M1971E преобразует сигналы в диапазоне 55/60–90 ГГц с понижением частоты до значений, доступных имеющимся анализаторам, и автоматизирует коррекцию амплитуды, настройку гетеродина, калибровку и конфигурирование.
Расширение диапазона анализаторов до E-диапазона
M1971E — непреселектированный волноводный гармонический смеситель, работающий как внешний расширитель частотного диапазона совместимых анализаторов Keysight. Вместо прямого анализа входного миллиметрового сигнала устройство смешивает его с гармоникой гетеродина анализатора и формирует сигнал промежуточной частоты (ПЧ), который прибор обрабатывает своими штатными средствами.
Предусмотрены две частотные конфигурации: Option 001 охватывает 60–90 ГГц, а Option 003 — 55–90 ГГц. Смеситель использует −6-ю и −8-ю гармоники гетеродина, частота которого составляет 8,3–12,4 ГГц. Номинальные потери преобразования равны 20 дБ, максимальные — 27 дБ, номинальная точность калибровки — ±2,2 дБ.
Одна из ключевых особенностей M1971E — функция интеллектуального смесителя с подключением по USB. При работе с совместимыми анализаторами сигналов X-Series серий UXA, PXA, MXA и EXA смеситель автоматически передаёт данные коррекции потерь преобразования, а также сообщает модель и серийный номер. Анализатор задаёт нужный частотный диапазон и гармонику гетеродина, выполняет его юстировку и при необходимости повторяет калибровку с учётом прошедшего времени или изменения температуры. Автоматическая регулировка уровня гетеродина компенсирует до 10 дБ потерь в кабеле и сокращает объём ручной настройки.
В сохранённых поправочных данных содержатся сведения об амплитуде и фазе, необходимые для более точных векторных измерений, в том числе модуля вектора ошибки (EVM). M1971E также может работать с некоторыми осциллографами Keysight S-Series, поэтому его применение не ограничивается анализом спектра и сигналов.
Упрощение измерительной установки
M1971E сменяет прежнее семейство гармонических смесителей Keysight 11970 Series и упрощает соединение внешнего смесителя с анализатором. Устройства 11970 использовали раздельные линии ПЧ и гетеродина, а при подключении к таким приборам, как PXA, требовали внешнего диплексера. В M1971E диплексер встроен, а линии ПЧ и гетеродина объединены в одном SMA-соединении. USB используется для идентификации, настройки и передачи поправочных данных.
Для разных задач предусмотрены три измерительных тракта. Нормальный режим с ПЧ от 100 МГц до 1,2 ГГц подходит для измерений I/Q. Режим двойного преобразования работает на ПЧ 1,5175 ГГц и обеспечивает более широкий диапазон измерений без зеркального канала при свипированном анализе широкополосных модулированных сигналов. Вспомогательный тракт поддерживает ПЧ от 100 МГц до 3 ГГц и позволяет направить преобразованный сигнал на внешний осциллограф, если требуется дополнительная полоса анализа.
Сравнительно низкие номера гармоник гетеродина также помогают уменьшить потери преобразования и системный шум. При номинальных потерях 20 дБ требуется меньшее усиление по ПЧ. Номинальный отображаемый средний уровень шума системы при полосе разрешения 1 Гц составляет −141 дБм в нормальном режиме и −139 дБм в режиме двойного преобразования. Номинальная точка компрессии усиления на 1 дБ равна 0 дБм. На вход смесителя можно непрерывно подавать ВЧ-сигнал мощностью до +20 дБм (100 мВт) либо импульсы пиковой мощностью до +24 дБм длительностью менее 1 мс при среднем уровне не выше +20 дБм.
Применение в E-диапазоне
Частотный диапазон M1971E охватывает полосу автомобильных радаров 76–81 ГГц, что позволяет исследовать передатчики, приёмники, компоненты и подсистемы при разработке автомобильных радаров и систем помощи водителю ADAS. Смеситель также поддерживает измерения устройств и компонентов 5G FR2, систем 60 ГГц WiGig/IEEE 802.11ad и радиорелейных линий E-диапазона типа «точка — точка».
M1971E подходит и для измерения отдельных ВЧ- и миллиметровых компонентов: усилителей, смесителей, антенн и волноводных сборок. Для других частот Keysight предлагает родственные гармонические смесители M1971V на 50–75 ГГц и M1971W на 75–110 ГГц.
Сохранение точности на миллиметровых частотах
На частотах E-диапазона особенно важна точная калибровка: даже небольшие изменения ВЧ-тракта могут внести заметную погрешность. Хотя M1971E проходит заводскую характеризацию и имеет номинальную точность калибровки ±2,2 дБ, со временем на результатах могут сказаться износ разъёмов, перемещение кабеля, температурные циклы и ухудшение состояния волноводных соединений.
Повреждение или загрязнение волноводного фланца и деградация SMA-соединения способны повлиять на результаты, даже если сам прибор продолжает работать нормально. Чтобы сохранять достоверность измерений при высокочастотной валидации и характеризации, следует следить за состоянием ВЧ-интерфейсов и периодически проверять калибровку.