Struttura Analizzatore di Reti

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1 /19/14 ANALIZZATOE DI ETI Struttura Analizzatore di eti test generazione DUT incidente riflesso trasmesso rivelazione visualizzazione e controllo 1

2 /19/14 Sezione di Generazione Oscillatori spazzolati Oscillatori sintetizzati sintesi indiretta sintesi diretta Oscillatori Spazzolati YIG G D S carico ZC circuito risonante x z H loop y L I microstriscia L C YIG

3 /19/14 Oscillatori Spazzolati generazione basse frequenze oscillatore 8 GHz interruttore 8 GHz interruttore out GHz attenuatore mixer amplificatore F IF filtro passa basso GHz GHz LO.1 GHz 5.4 GHz Oscillatori Spazzolati generazione basse frequenze oscillatore 8 GHz 8GHz 4 GHz filtri passa basso 1 GHz GHz.5 1 GHz 1GHz 5 5 MHz 5 MHz M U L T I P L E X E.3 8 GHz uscita 15 5 MHz 5 MHz MHz 15 MHz MHz 6.5 MHz 3

4 /19/14 Oscillatori Sintetizzati sintesi indiretta (PLL) mixer polarizzazione oscillatore al quarzo f r mixer V IF filtro V F passa basso VCO AD uscita f =Nf r sfasatore 9 f r N Oscillatori Sintetizzati sintesi indiretta (PLL) mixer armonico oscillatore al quarzo f r LO mixer armonico IF filtro passa basso polarizzazione VCO f = Nf r uscita AD sfasatore 9 4

5 /19/14 Commenti Lo schema con il mixer standard ha il vantaggio rispetto a quello con il mixer armonico di effettuare il confronto di fase ad una frequenza più bassa ma ha l inconveniente di dover utilizzare un per N, di non semplice realizzazione alle frequenze delle microonde. Il rumore di fase della sorgente sintetizzata è uguale al rumore di fase della sorgente di riferimento moltiplicato per il quadrato del rapporto tra la frequenza usata e quella di riferimento (SSC db = SSC QUAZO (db) + Log 1 N (db)). Bisogna quindi trovare un compromesso tra la risoluzione in frequenza (che dovrebbe essere la più piccola possibile, quindi N grande), ed il rumore di fase (che dovrebbe essere il più piccolo possibile quindi N piccolo). Per superare questo inconveniente è possibile utilizzare un oscillatore a loop multipli Oscillatori Sintetizzati sintesi diretta oscillatore al quarzo f r =1 MHz 1 9 MHz filtro passa basso 1 1 MHz moltiplicatore N 1 1 MHz La tecnica di sintesi diretta ha il vantaggio di consentire velocità di spazzolatura maggiori rispetto alle tecniche indirette con il PLL. Infatti nella sintesi diretta le velocità sono limitate essenzialmente dalle velocità degli interruttori, viceversa nel PLL bisogna attendere il tempo di aggancio del loop. Tra gli svantaggi della sintesi diretta, c è il grande numero di componenti da progettare (filtri, mixer con basse spurie ed alti isolamenti). 5

6 /19/14 Stabilizzazione dell ampiezza delle oscillazioni V pol DIF V ref rivelatore VCO attenuatore PIN AD OUT Sezione di Test otazione Manuale del DUT otazione Automatica del DUT 6

7 /19/14 otazione Manuale del DUT incidente riflesso sorgente sezione di prelievo sezione di separazione DUT trasmesso otazione Automatica del DUT riflesso o trasmesso riflesso o trasmesso sezione di sezione di 1 separazione 1 DUT separazione incidente linea di equalizzazione Interruttore A sezione di prelievo sorgente Con lo schema di figura servono tre ricevitori per misurare i segnali. Se si sposta la sezione di prelievo dopo l interruttore A servono due sezioni distinte di prelievo e quindi 4 ricevitori 7

8 /19/14 Prelievo del Segnale resistivo 5 Z/3 Z/3 V V V1 VC Z/3 V3 Alimentando dalla porta 1 non si ha riflessione, 1/4 di potenza va in e 1/4 va in 3 mentre la rimanente metà si dissipa nelle resistenze; quindi l'uscita in e 3 è attenuata di 6 db rispetto all'ingresso Prelievo del Segnale AD distribuito 3 Y d = /4 Y 1 4 Y Y + V - Gli AD distribuiti hanno perdite molto basse e buona direttività ma le loro prestazioni degradano alle basse frequenze. 8

9 /19/14 Separazione del Segnale ponte resistivo vettoriale F ponte vettoriale Z G 5 A V 3 DUT V G V 1 5 B C 5 V alimentando dalla porta 1 risulta V proporzionale a X mentre quando il è trasmesso attraverso il DUT risulta V V 3. Sezioni di Prelievo e Separazione con un unico elemento incidente riflesso ingresso uscita 9

10 /19/14 Sezione di ivelazione Diretta (analizzatore scalare) Supereterodina (analizzatore vettoriale) ivelazione Diretta V L Dal rapporto tra il ottenuto a partire dalla F trasmessa o riflessa e quello ottenuto a partire dalla F incidente è possibile risalire al modulo del parametro di scattering di interesse. I principali vantaggi della rivelazione diretta sono le ampie bande di frequenza (tipicamente tra 1 MHz e 3 GHz) e i bassi costi. Con la rivelazione CW-DC si ottengono delle dinamiche di circa 5 db (tra 7 dbm e - dbm). 1

11 /19/14 Mixer F I F I F F L O (down-converter) L O (up-converter) f IF = f LO -f F f F = f LO -f IF Funzionamento v(t) v(t) i(t) G v(t) G v(t) v(t) = V sen( t) + V sen( t) i t G V sen t G V sen t cos t G V 4 cos G G V 4 G V 4 G G V 4 t V V cos t V V cos t IF 11

12 /19/14 ivelazione Supereterodina incidente riflesso o trasmesso mixer filtro amplificatore IF rivelatore di fase modulo fase VCO Il del VCO è a frequenza f S + f IF, dove f S è la frequenza del in ingresso e f IF è la frequenza centrale del filtro (si dice che il VCO è agganciato alla F in ingresso). Questo è inviato in un mixer dove è confrontato con la F ( incidente, riflesso o trasmesso) il a frequenza intermedia in uscita è prima amplificato con un amplificatore a banda stretta e quindi rivelato in fase. Si noti che la conversione IF mantiene le relazioni di fase e di ampiezza del originale. Per la rivelazione di fase i moderni analizzatori di reti utilizzano dei convertitori analogico-digitale seguiti da dei processori di segnali digitali (DSP). Con questa tecnica è possibile valutare il modulo e la fase del incidente. ivelazione Supereterodina Nello schema di figura possono essere utilizzati sia mixer convenzionali che mixer armonici (campionatori). Nel mixer convenzionale la F di ingresso è confrontata con l uscita del VCO mentre in quelli armonici il VCO è seguito da un generatore di armoniche per cui il che passa attraverso il filtro è ottenuto dalla miscelazione della F con una delle armoniche del VCO. Con i mixer convenzionali si ottengono sensibilità molto elevate fino a -1 dbm. I mixer armonici hanno delle sensibilità leggermente inferiori, in quanto del rumore addizionale è trasferito nella banda IF da tutte le armoniche del, ma sono più economici in quanto il VCO può coprire una banda di frequenze ridotta (lo spettro completo viene coperto con le sue armoniche). 1

13 /19/14 VNA Vettoriale VCO di potenza dispositivo sotto test di riferimento riflesso trasmesso oscillatore locale controllo assse orizzontale rivelatore modulo e fase modulo fase display 13