Измеритель мощности R&S®NRP2

1. Короткое описание

   Утвержденный тип средств измерений.

   
   
   
   Точное определение мощности радиочастотного сигнала относится к наиболее сложным задачам электрических измерений. Семейство измерителей мощности R&S®NRP2 идеально подходит для решения многообразных задач в научных исследованиях, в производстве и сервисе, а также в калибровочных лабораториях. Кроме базового блока R&S®NRP выпускается большое число датчиков, позволяющих выполнять всевозможные измерения. Сложные сигналы с цифровой модуляцией (применяемые, например, в новейших стандартах мобильной радиосвязи, таких как WCDMA и WiMAX) обрабатываются столь же просто, как и синусоидальные сигналы, несущие с аналоговой модуляцией (например, АМ, ЧМ) и импульсные ВЧ сигналы.

2. R&S®NRP2

   

3. Ключевые факты

   1. Измерение мощности с помощью базового блока или автономная работа через интерфейс USB
   2. Измерение средней и пиковой мощности, а также отношения пиковой мощности к средней в диапазоне от 0 до 110 ГГц
   3. Универсальные датчики мощности USB с превосходными характеристиками
   4. Точные измерения GSM/EDGE, 3G, WLAN, WiMAX™, LTE и многих других стандартов
   5. Решения для тестирования радаров и испытаний электромагнитной совместимости
   6. Сверхбыстрый статистический анализ
   7. Гибкое применение с генераторами сигналов, анализаторами сигналов и анализаторами электрических цепей компании Rohde&Schwarz

4. Быстрые ссылки

5. Связанные приборы

   1. Датчики мощности R&S®NRP-Z

Универсальный базовый блок R&S®NRP2 с дружественным интерфейсом

• Небольшой, легкий и прочный базовый блок для промышленного, лабораторного и применения
• Простое управление, благодаря оконному графическому интерфейсу пользователя
• Готовые наборы параметров ускоряют стандартные измерения
• Одновременная работа с четырьмя датчиками
• Дистанционное управление через Ethernet (опция R&S®NRP-B4), GPIB или USB
• Источник сигнала для проверки датчиков (опция R&S®NRP-B1)

Интеллектуальные датчики для любых задач

• Измерение средней и пиковой мощности, а также отношения пиковой мощности к средней в диапазоне от 0 до 67 ГГц
• Интеллектуальные USB датчики с поддержкой функции «plug & play» и записанными во внутреннюю память калибровочными данными
• Прямая работа с датчиками через USB интерфейс с самой высокой в своем классе точностью, воспроизводимостью и функциональностью

Отображение измеренных значений

Дисплей с разрешением ¼ VGA обеспечивает превосходную читаемость результатов измерений. Результаты могут выводиться в цифровой, аналоговой или графической форме (графики и статистические данные). Функции маркера позволяют выполнять анализ во временной области, аналогично тому, как это делают осциллографы (с помощью R&S®NRP-Z1x/-Z2x/-Z8x).

Многочисленные математические функции позволяют обрабатывать результаты, поступающие по разным измерительным каналам, что упрощает вычисление производных параметров  (например, КСВ, коэффициента мощности, коэффициента отражения, обратных потерь). Результаты статистического анализа могут представляться в графической форме в виде комплементарной интегральной функции распределения (CCDF), интегральной функции распределения (CDF) или функции плотности вероятности (PDF) (с помощью R&S®NRP-Z81x).


Простота в работе

Благодаря прочной, но компактной конструкции и небольшому весу, R&S®NRP2 оптимально приспособлен для работы в лабораторных и производственных условиях, а также для мобильного применения. Четкая структура меню и оконный графический интерфейс пользователя чрезвычайно упрощают работу. Десять программируемых пользователем ячеек памяти обеспечивают быстрый доступ к персональным настройкам. Готовые наборы параметров для всех основных стандартов мобильной радиосвязи позволяют корректно измерять сигналы буквально за несколько шагов: просто включите датчик, выберите набор параметров и измеряйте!

Подключение к другому оборудованию Rohde&Schwarz

Датчики R&S®NRP-Zxx могут подключаться к генераторам сигналов, анализаторам спектра и анализаторам электрических цепей последнего поколения. Это позволяет непосредственно отображать измеренную датчиком среднюю мощность без базового блока R&S®NRP или ПК. Кроме того, это позволяет просто решать проблему автоматической коррекции уровня генератора сигналов. Анализаторы спектра используют датчики мощности в качестве источника опорного сигнала, позволяющего повысить точность измерений.


Многообразие применений датчиков мощности R&S®NRP-Zxx                                                                              
   

Датчики мощности R&S®NRP                                                                                                                                             

1. дБмВт
2. Диапазон уровней
3. Универсальные датчики мощности
4. Широкополосный датчик мощности
5. Датчики средней мощности
6. Тепловые датчики мощности
7. Датчики регулировки уровня
8. Специализированный датчик мощности
9. ГГц
10. МГц
11. кГц
12. Постоянный ток

• Динамический диапазон: до 90 дБ (зависит от датчика)
• Диапазон уровней: от –67 до +45 дБмВт (зависит от датчика)
• Диапазон частот: от 0 до 67 ГГц (зависит от датчика)
• Скорость измерения: 1500 измерений в секунду в режиме с буферизацией
• Погрешность линейности: 1,5 % (от 20 до 25 °C, f = от 100 МГц до 4 ГГц)

Точное измерение параметров сигналов TDMA

• Режим трассировки датчиков R&S®NRP-Z1x/-Z2x/-Z81 для графического анализа сигналов
• Функция измерения временных слотов для одновременного измерения мощности в нескольких временных слотах
• Простое определение исключаемых интервалов и условий запуска для точного определения измерительного диапазона
• До четырех полностью независимых измерительных окон
• Широкополосный датчик мощности R&S®NRP-Z81 позволяет определять маску для окна или временного слота, маскирующую отдельные компоненты сигнала

Анализ сигналов TDMA, используемых, например, в стандартах GSM/EDGE, DECT и PDC, является стандартной задачей измерения мощности. Датчики R&S®NRP-Z1x/-Z2x/-Z81 отлично справляются с этой работой. Режим трассировки сильно упрощает графический анализ сигналов. Возможность простого изменения шкалы времени и функция автомасштабирования существенно облегчают глубокий анализ определенных компонентов сигнала.

Специальная функция позволяет одновременно анализировать несколько равноотстоящих временных слотов. Базовый блок R&S®NRP позволяет одновременно измерять до четырех временных слотов. В режиме дистанционного управления через GPIB или в режиме автономной работы через USB число одновременно обрабатываемых временных слотов соответствующим образом увеличивается.

Исключение интервалов на краях временных слотов позволяет маскировать мешающие компоненты сигнала, а установка измерительного окна позволяет выборочно измерять отдельные компоненты сигнала. Базовый блок может независимо управлять четырьмя измерительными окнами. Кроме того, широкополосный датчик мощности R&S®NRP-Z81 позволяет назначать независимую маску для каждого измерительного окна. Это дает возможность отслеживать мощность в определенных временных интервалах.

Режим работы	Датчик
	R&S®NRP-Z1x, R&S®NRP-Z2x	R&S®NRP-Z81
Базовый блок R&S®NRP (ручной режим)	4	4
Базовый блок R&S®NRP (дистанционное управление через GPIB)	28	16
Датчик в автономном режиме (USB)	128	16

Режим измерения временных слотов сигнала GSM/EDGE


Определение мощности пакета EDGE датчиком R&S®NRP-Z81 с помощью функции измерительного окна; применяется маска для исключения обучающей последовательности в центре сигнала                                     



Готовность к будущим задачам – сигналы 3G и многое другое

• Контрольно-измерительное решение для стандартов мобильной радиосвязи на основе CDMA и OFDM, таких как 3GPP FDD, CDMA2000® и LTE (долговременное развитие UMTS)
• Точные измерения средней мощности сигналов с высоким отношением пиковой мощности к средней
• Статистический анализ сигналов с помощью широкополосного датчика R&S®NRP-Z81, измерение комплементарной интегральной функции распределения по одному миллиону образцов менее чем за 25 мс
• Режим трассировки с измерением пиковой мощности и отношения пиковой мощности к средней

Такие радиокоммуникационные стандарты, как 3GPP FDD, CDMA2000®, а также разрабатываемые стандарты, такие как 3GPP LTE, демонстрируют сильно отличающиеся профили мощности в зависимости от утилизации канала. Определение этих профилей является обычной работой для датчиков семейства R&S®NRP, причем независимо от того, выполняете ли вы прецизионные измерения средней мощности, пиковой мощности или отношения пиковой мощности к средней во временной области или делаете быстрый статистический анализ для точного определения амплитудного распределения.

Прецизионные измерения средней мощности можно выполнять с помощью тепловых датчиков мощности R&S®NRP-Z5x, а также с помощью усовершенствованных трехканальных диодных датчиков R&S®NRP-Z1x/-Z2x/-Z91. Это справедливо даже для сигналов с высоким отношением пиковой мощности к средней. Благодаря непрерывной 6 дБ области перехода между разными измерительными диапазонами трехканальных диодных датчиков, измерения всегда выполняются быстро и точно, даже на границах диапазонов. Инновационная архитектура этих датчиков позволяет обойти проблемы коммутации измерительных диапазонов, порождающие провалы в измерениях и увеличивающие время измерения.

Пиковую мощность можно измерять с помощью широкополосного датчика R&S®NRP-Z81. Минимальная видеополоса этого датчика составляет 30 МГц, что позволяет точно определять статистические параметры амплитуды. Датчик R&S®NRP-Z81 может выполнить измерение CCDF или PDF по одному миллиону выборок в полной видеополосе всего за 25 мс. Кроме того, можно выполнять статистический анализ синхронно с сигналом, т.е. ограничить его конкретным измерительным окном. Это значит, что датчик R&S®NRP-Z81 отлично приспособлен для измерения не только текущих стандартов мобильной радиосвязи, но и тех, которые появятся в будущем.


Статистические характеристики сигнала: CCDF сигнала 3GPP EUTRA/LTE; один миллион выборок записан датчиком R&S®NRP-Z81 за 25 мс в видеополосе 30 МГц                                                                                                


Статистические характеристики сигнала: CDF сигнала 3GPP FDD, записанная с помощью R&S®NRP-Z81;        горизонтальные и вертикальные маркеры позволят выполнять точный анализ (как и в случае с PDF и CCDF)


Превосходная производительность для WLAN / WiMAX™

• Режим трассировки для графического анализа во временной области (с помощью R&S®NRP-Z1x/-Z2x/-Z81)
• Широкополосные измерения мощности с помощью датчика мощности R&S®NRP-Z81 с высокой степенью воспроизводимости, благодаря очень малому дрейфу нуля
• Функция временного окна, например, для измерения мощности преамбулы и отдельного пакета

Используемые в беспроводных локальных (WLAN) и городских (WMAN) сетях широкополосные сигналы предъявляют особые требования к измерению мощности. Особенно это относится к сигналам WiMAX, которые требуют экономичного использования имеющихся ресурсов мощности. Например, в качестве одного из примеров можно привести задачу максимального продление срока службы аккумуляторов мобильных телефонов.

Измерение параметров сигналов OFDMA
Для выполнения этой работы можно использовать универсальные датчики мощности R&S®NRP-Z1x/-Z2x и широкополосный датчик мощности R&S®NRP-Z81. Режим трассировки позволяет выполнять несложный анализ сигналов во временной области. Благодаря своей архитектуре, трехканальные диодные датчики R&S®NRP Z1x/  Z2x и широкополосный датчик мощности R&S®NRP-Z81 могут обрабатывать широкополосные сигналы с модуляцией OFDM или OFDMA без потери точности или функциональности. Непрерывная средняя мощность измеряется в широких диапазонах с точностью, сравнимой с точностью тепловых датчиков. Датчики R&S®NRP-Z81 превращают измерение пиковой мощности и статистический анализ сигналов в простейшую работу.


Измерение средней мощности сигнала WLAN IEEE 802.11n с помощью R&S®NRP-Z21                                    

 
Измерение мощности преамбулы сигнала WiMAX IEEE 802.16-2005 с модуляцией OFDMA во временном окне с помощью R&S®NRP-Z81                                                                                                                                                                    


Специализация на радиолокации и измерениях ЭМС

• Измерение коротких импульсов во временной области с помощью широкополосного датчика мощности R&S®NRP-Z81
• Определение интервалов времени с помощью функций маркера (например, длительность фронта и спада)
• Прецизионная внутренняя и внешняя синхронизация (непрерывный режим или синхронный запуск по единичному событию) для надежного распознания импульсов
• Специализированные датчики средней мощности R&S®NRP-Z9x для измерения электромагнитной совместимости в диапазоне частот от 9 кГц до 6 ГГц с динамическим диапазоном до 90 дБ

Радиолокация
Широкополосный датчик мощности R&S®NRP-Z81 отлично приспособлен для анализа импульсов во временной области. Обладая полосой 30 МГц и типовой длительностью фронта 11 нс, он позволяет измерять даже крутые фронты (которые встречаются, например, в сигналах РЛС). Возможно точное измерение мощности даже неповторяющихся импульсных последовательностей, в которых каждый импульс обладает разным уровнем мощности. Режим с буферизацией, поддерживающий до 1500 измерений в секунду, позволяет выполнять измерения с такой скоростью, которая обеспечивает надежное измерение мощности всех импульсов, даже если они очень короткие и следуют с высокой частотой. Измеренные значения буферизуются в датчике, и содержимое памяти поблочно передается в базовый блок R&S®NRP или в управляющий ПК. Это позволяет надежно регистрировать даже относительно редкие импульсы.

Измерение электромагнитной совместимости
В измерениях электромагнитной совместимости интерес, как правило, представляет только средняя мощность. Здесь-то и проявляются сильные стороны датчиков R&S®NRP-Z91/-Z92/-Z98. Они перекрывают диапазоны, используемые в радиосвязи (до 6 ГГц), а также важные низкочастотные диапазоны (от 9 кГц). Как и прежде, пользователи получают преимущества от превосходных качеств трехканальных диодных датчиков мощности, и в том числе от динамического диапазона до 90 дБ, очень малого влияния модуляции на результаты измерений, превосходного согласования по сопротивлению и минимального влияния гармонических составляющих.


Тестирование компонентов с минимальной погрешностью и высокой производительностью

• Обработка результатов, полученных в разных измерительных каналах, для расчета производных параметров (КСВ, коэффициента мощности, коэффициента отражения, обратных потерь и т.п.)
• Уменьшение ошибок рассогласования за счет Γ-коррекции
• Компенсация влияния аттенюаторов, ответвителей и т.п. за счет наборов S-параметров, сохраненных прямо в памяти датчика
• Улучшенная функция автоматического усреднения для оптимизации зависимости времени измерения от требуемой точности
• Высокая скорость измерения (до 1500 изм./с)

Для таких компонентов, как усилители мощности сигнала с несколькими несущими (MCPA), основное внимание уделяется измерению переходных процессов с помощью анализатора спектра, а также точному определению среднеквадратической выходной мощности, коэффициента усиления и согласования входного сопротивления. Семейство датчиков R&S®NRP предлагает замечательное решение этой задачи. Базовый блок R&S®NRP может одновременно обрабатывать результаты, поступающие от используемых датчиков. Это позволяет корректно измерять входную и выходную мощность усилителя, а также точно определять коэффициент усиления и согласование сопротивления путем математических расчетов.


Одновременное отображение до четырех результатов измерений; математический расчет коэффициента отражения и усиления                                                                                                                                                                


   

1. Векторный генератор сигналов
2. Направленный ответвитель
3. Оконечная нагрузка 50 Ом
4. датчик мощности A, B, C
5. Аттенюатор
6. анализатор сигналов
7. базовый блок

Типовая схема тестирования усилителя сигнала с несколькими несущими; математические функции R&S®NRP позволяют рассчитать согласование сопротивления и коэффициент усиления

Минимизация погрешностей
Датчикам семейства R&S®NRP не страшны даже сложные схемы измерений. Разного рода помехи легко компенсируются с помощью смещения, S-параметров и Γ-коррекции. Коррекция смещения позволяет учесть не зависящее от частоты затухание. Коррекция S-параметров используется для математического сдвига опорной плоскости к исследуемому устройству за счет учета S-параметров всех компонентов, установленных раньше по ходу сигнала. Γ-коррекция позволяет снизить рассогласование.

1. До коррекции S-параметров:
2. Исследуемое устройство
3. Источник
4. Плоскость 2, 1
5. Ответвители, аттенюаторы, кабели и т.п.
6. Pизм.
7. Коррекция S-параметров:
8. Измеренные S-параметры
9. Сохранение в датчике
10. После коррекции S-параметров:

Сдвиг плоскости измерения из точки 1 в точку 2 за счет коррекции S-параметров; влияние дополнительных компонентов компенсировано

Внешняя коррекция уровня генераторов сигналов

Коррекция уровня генераторов сигналов
При подключении к генераторам сигналов компании Rohde&Schwarz, датчики семейства R&S®NRP позволяют автоматически корректировать уровень. Этот процесс включает двумерную коррекцию не только конкретного уровня, но и всего частотного и амплитудного диапазона датчика. Такая оптимизация обеспечивает, например, плоскую частотную характеристику на входе исследуемого устройства, даже при разных выходных уровнях генератора сигналов.

Датчики регулировки уровня
R&S®NRP-Z28/-Z98 со встроенным делителем мощности предназначены специально для мониторинга мощности, подаваемой на исследуемое устройство. Этот датчик является неотъемлемой частью измерительной схемы. Для измерения мощности не нужно отключать исследуемое устройство от источника ВЧ сигнала. Кроме того, это обеспечивает оптимальное согласование сопротивления с исследуемым устройством. Исключаются также дополнительные погрешности, вызванные, например, потерями в кабеле между генератором и исследуемым устройством. Расстояния до 1,2 м перекрываются микроволновым кабелем с малыми потерями. Кроме чистых измерений мощности, при работе с генераторами сигналов компании Rohde&Schwarz датчики регулировки уровня R&S®NRP-Z28/-Z98 позволяют автоматически корректировать уровень.

1. Векторный генератор сигналов R&S®SMJ100A
2. например, R&S®NRP-Z11/-Z21

Автоматическая коррекция уровня генератора сигналов R&S®SMJ100A с помощью терминирующего датчика мощности R&S®NRP-Z11/-Z21

1. Векторный генератор сигналов R&S®SMJ100A
2. Исследуемое устройство

Постоянный мониторинг выходной мощности генератора сигналов и/или автоматическая коррекция уровня с помощью датчика регулировки уровня R&S®NRP-Z28/-Z98
 



Частотная характеристика после автоматической коррекции уровня с помощью датчика регулировки уровня R&S®NRP-Z28 (верхняя кривая) и результаты измерения по обычной схеме при наличии рассогласования (нижняя кривая)

Наименование		Тип устройства	Код заказа
Измеритель мощности (базовый блок)		R&S®NRP2	1144.1374.02
Универсальные датчики мощности
от 200 пВт до 200 мВт, от 10 МГц до 8 ГГц, погрешность 0,058 дБ, N-разъем		R&S®NRP-Z11	1138.3004.02
от 200 пВт до 200 мВт, от 10 МГц до 18 ГГц, погрешность 0,058 дБ, N-разъем		R&S®NRP-Z21	1137.6000.02
от 2 нВт до 2 Вт, от 10 МГц до 18 ГГц, погрешность 0,085 дБ, N-разъем		R&S®NRP-Z22	1137.7506.02
от 20 нВт до 15 Вт, от 10 МГц до 18 ГГц, погрешность 0,087 дБ, N-разъем		R&S®NRP-Z23	1137.8002.02
от 60 нВт до 30 Вт, от 10 МГц до 18 ГГц, погрешность 0,088 дБ, N-разъем		R&S®NRP-Z24	1137.8502.02
от 200 пВт до 200 мВт, от 10 МГц до 33 ГГц, погрешность 0,063 дБ, 3,5 мм разъем		R&S®NRP-Z31	1169.2400.02
от 1 нВт до 100 мВт, от 10 МГц до 8 ГГц, погрешность 0,075 дБ, N-разъем		R&S®NRP-Z211	1417.0409.02
от 1 нВт до 100 мВт, от 10 МГц до 18 ГГц, погрешность 0,075 дБ, N-разъем		R&S®NRP-Z221	1417.0309.02
Термодатчики мощности
от 1 мкВт до 100 мВт, от 0 до 18 ГГц, погрешность 0,061 дБ, N-разъем		R&S®NRP-Z51	1138.0005.02
от 300 нВт до 100 мВт, от 0 до 33 ГГц, погрешность 0,068 дБ, 3,5 мм разъем		R&S®NRP-Z52	1138.0505.02
от 300 нВт до 100 мВт, от 0 до 40 ГГц, погрешность 0,068 дБ, 2,92 мм разъем		R&S®NRP-Z55	1138.2008.03
от 300 нВт до 100 мВт, от 0 до 44 ГГц, погрешность 0,068 дБ, 2,92 мм разъем		R&S®NRP-Z55	1138.2008.04
от 300 нВт до 100 мВт, от 0 до 50 ГГц, погрешность 0,055 дБ, 2,40 мм разъем		R&S®NRP-Z56	1171.8201.02
от 300 нВт до 100 мВт, от 0 до 67 ГГц, погрешность 0,061 дБ, 1,85 мм разъем		R&S®NRP-Z57	1171.8401.02
от 300 нВт до 100 мВт, от 0 до 110 ГГц, погрешность (0,04…0,3) дБ, 1 мм разъем		R&S®NRP-Z58	1173.7031.02
Широкополосные датчики мощности
от 1 нВт до 100 мВт, от 50 МГц до 18 ГГц, погрешность 0,13 дБ, N-разъем		R&S®NRP-Z81	1137.9009.02
от 1 нВт до 100 мВт, от 50 МГц до 40 ГГц, погрешность 0,13 дБ, 2,92 мм-разъем		R&S®NRP-Z85	1411.7501.02
от 1 нВт до 100 мВт, от 50 МГц до 40 ГГц, погрешность 0,13 дБ, 2,4 мм-разъем		R&S®NRP-Z86	1417.0109.44
Датчики средней мощности
от 200 пВт до 200 мВт, от 9 кГц до 6 ГГц, погрешность 0,058 дБ, N-разъем		R&S®NRP-Z91	1168.8004.02
от 2 нВт до 2 Вт, от 9 кГц до 6 ГГц, погрешность 0,085 дБ, N-разъем		R&S®NRP-Z92	1171.7005.02
Датчики регулировки уровня
от 200 пВт до 100 мВт, от 10 МГц до 18 ГГц, погрешность 0,058 дБ, N-разъем		R&S®NRP-Z28	1170.8008.02
от 200 пВт до 100 мВт, от 9 кГц до 6 ГГц, погрешность 0,058 дБ, N-разъем		R&S®NRP-Z98	1170.8508.02
Модули датчиков мощности (для использования с R&S®FSMR)
от 4 мкВт до 400 мВт, от 0 до 18 ГГц, погрешность 0,075 дБ, N-разъем		R&S®NRP-Z27	1169.4102.02
от 4 мкВт до 400 мВт, от 0 до 26,5 ГГц, погрешность 0,075 дБ, 3,5 мм разъем		R&S®NRP-Z37	1169.3206.02
Опции
Источник для проверки датчика		R&S®NRP-B1	1146.9008.02
Второй вход датчика (B)		R&S®NRP-B2	1146.8801.02
Сетевой интерфейс 10/100 BaseT		R&S®NRP-B4	1146.9308.02
3-й и 4-й входы датчика (C, D) 1)		R&S®NRP-B5	1146.9608.02
Входы датчика на задней панели A и B2)		R&S®NRP-B6	1146.9908.02
Виртуальный измеритель мощности		R&S®NRPV	1417.0009.02
Лицензионная опция для датчиков мощности NRP-Zxx		R&S®NRPZ-K1	1411.7501.02
Кабель-удлинитель для датчика 3 м; 5 м; 10 м; 5 м монтируемый на щите		R&S®NRP-Z2	1146.6750.03 1146.6750.05 1146.6750.10 1146.6750.15
USB адаптер (активный)		R&S®NRP-Z3	1146.7005.02
USB адаптер (пассивный) 1,8 м; 0,4 м		R&S®NRP-Z4	1146.8001.02 1146.8001.04
USB концентратор для датчиков мощности NRP-Zxx		R&S®NRP-Z5	1146.7740.02

¹⁾Требуется опция R&S®NRP-B2.
²⁾Не сочетается с опцией R&S®NRP-B5.