Ceyear vs Keysight: cравнение портативных анализаторов

По многочисленным просьбам заказчиков, инженеры АКМЕТРОН провели сравнение технических характеристик и функциональных возможностей портативных комбинированных анализаторов Ceyear 4957D и Keysight FieldFox N9917B.

Честное сравнение без субъективной оценки: выводы делайте сами.

Начнем с общего обзора китайского комбайнера.

Портативный комбинированный анализатор Ceyear 4957D предназначен для измерений ослабления, КСВН, фазы коэффициентов отражения и передачи двухполюсных и четырехполюсных СВЧ устройств, а также измерений характеристик спектра периодически повторяющихся сигналов и стационарных шумов в коаксиальном тракте типа N.

Прибор функционирует в режиме: анализатора цепей, анализатора кабелей и антенн, анализатора спектра, измерителя средней мощности.

Конструктивно анализатор представляет собой моноблок, на передней панели которого расположены органы управления и сенсорный дисплей, на верхней панели расположены ВЧ и СВЧ соединители для подключения объектов измерений и внешних антенн. Также на верхней панели под защитной крышкой расположены вспомогательные соединители USB и SD Card для подключения внешних запоминающих устройств, LAN для удаленного управления, разъемы для подключения внешнего источника питания и наушников.

Метрологические характеристики СВЧ анализатора Ceyear

Наименование характеристики	Значение
Тип коаксиального соединителя измерительного порта	тип N (розетка)
Диапазон рабочих частот, Гц	от 30∙10³ до 18∙10⁹
Пределы допускаемой относительной погрешности частоты опорного генератора	±1∙10^-6
Работа в режиме анализатора кабелей и антенн или векторного анализатора цепей
Пределы допускаемой абсолютной погрешности установки уровня выходной мощности, дБ от 10 МГц до 18 ГГц	±2,5
Направленность (скорректированное значение), дБ, не менее от 2 до 500 МГц от 500 МГц до 9 ГГц от 9 до 18 ГГц	40 36 32
Согласование источника (скорректированное значение), дБ, не менее от 2 до 500 МГц от 500 МГц до 9 ГГц от 9 до 18 ГГц	37 30 28
Коэффициент передачи (скорректированное значение), дБ от 2 до 500 МГц от 500 МГц до 9 ГГц от 9 до 18 ГГц	±0,25 ±0,29 ±0,33
Коэффициент отражения (скорректированное значение), дБ от 2 до 500 МГц от 500 МГц до 9 ГГц от 9 до 18 ГГц	±0,10 ±0,13 ±0,14
Динамический диапазон, дБ, не менее от 2 МГц до 18 ГГц	85
Работа в режиме анализатора спектра
Диапазон рабочих частот, Гц	от 100∙10³ до 18∙10⁹
Ширина полосы узкополосного фильтра (RBW), по уровню минус 3 дБ, Гц	от 10 до 5∙10⁶ (с шагом 1, 3 и 10 от установленного значения)
Пределы допускаемой относительной погрешности ширины полосы пропускания узкополосного фильтра по уровню минус 3 дБ (RBW) при ширине полосы, % от 3 кГц до 3 МГц 5 МГц	±10 ±15
Уровень собственных шумов с выключенным предусилителем, дБ (исх. 1 мВт), не более, в диапазоне частот от 2 МГц до 4,5 ГГц от 4,5 до 7 ГГц от 7 до 13 ГГц от 13 до 18 ГГц	-135 -131 -127 -120
Уровень собственных шумов с включенным предусилителем, дБ (исх. 1 мВт), не более, в диапазоне частот от 2 МГц до 4,5 ГГц от 4,5 до 7 ГГц от 7 до 13 ГГц от 13 до 18 ГГц	-151 -147 -145 -140
Спектральная плотность фазового шума на частоте 1 ГГц, дБн/Гц, не более, при отстройке 100 кГц 1 МГц	-99 -110
Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений мощности, дБ от 10 МГц до 18 ГГц	±2,0
Максимальное значение мощности входного сигнала, дБ (исх. 1 мВт)	27
Работа в режиме измерителя мощности
Диапазон рабочих частот, Гц	от 100∙10³ до 18∙10⁹
Диапазон измерений значений мощности, дБ (исх. 1 мВт):	от -60 до +20

Технические характеристики портативного анализатора СВЧ Ceyear:

Наименование характеристики	Значение
Рабочие условия измерений: -температура окружающего воздуха, °С -относительная влажность окружающего воздуха, %	от -10 до +55 до 80
Габаритные размеры, мм, не более: - ширина - высота - глубина	315 220 102
Масса, кг, не более:	5,3
Напряжения питающей сети переменного тока частотой 50-60 Гц, В:	от 100 до 240
Потребляемая мощность, Вт, не более (без батареи):	45

В стандартный комплект поставки портативного комбинированного анализатора 4957D входят следующие позиции:
• Портативный анализатор 4957D;
• Блок питания 15 В, 4 А;
• CD с документацией и драйверами;
• Руководство по начальному запуску;
• Сертификат соответствия;
• USB кабель.

Принцип действия анализатора в режиме векторного анализатора цепей и анализатора кабелей и антенн основан на воздействии на исследуемый объект сигналом с выхода встроенного синтезатора частоты и раздельном измерении параметров падающего и отражённого сигналов. В данном режиме анализатор позволяет проводить измерения ослабления, КСВН, фазы коэффициентов отражения и передачи двухполюсных и четырехполюсных СВЧ устройств. Результаты измерений могут быть отображены в конфигурации до четырех окон с возможностью установки произвольного формата отображения в каждом окне.

Доступные форматы отображения результатов измерений ВЧ анализатора:

·        Амплитуда в логарифмическом масштабе;
·        Амплитуда в линейном масштабе;
·        Коэффициент стоячей волны по напряжению (КСВН);
·        Фаза;
·        Групповое время запаздывания (ГВЗ);
·        Действительная часть;
·        Мнимая часть;
·        Полярная диаграмма;
·        Диаграмма Вольперта-Смита.

Четыре независимых высокочувствительных приемника портативного анализатора обеспечивают динамический диапазон 85 дБ для измерения параметров устройств с высоким уровнем подавления и узкой полосой пропускания, например, резонаторных фильтров. Также эти приемники позволяют осуществить полную 2-портовую коррекцию ошибок при использовании механического калибровочного комплекта или электронного калибратора. Во внутренней памяти прибора записаны калибровочные коэффициенты механических наборов производства Ceyear на сечения тип N, 3.5 мм и 2.4 мм.

Портативный комбинированный анализатор Ceyear поддерживает следующие виды калибровок:

·        Нормализация отражения и передачи;
·        Полная однопортовая калибровка;
·        Однонаправленная двухпортовая калибровка;
·        Полная двухпортовая калибровка.

В базовой комплектации портативного анализатора входит функция анализа во временной области, которая позволяет вычислять обратное преобразование Фурье от данных в частотной области и отображать зависимость коэффициентов передачи или отражения от времени. Дополнительно может быть применено стробирование по времени, чтобы устранить паразитные отклики, например, от неплотных соединений или потерь связи в кабеле, а результат можно отображать как во временной, так и в частотной областях. Максимальное устанавливаемое значение точек измерительной трассы 10001.

Принцип действия анализатора в режиме анализатора спектра основан на последовательном анализе спектра, анализатор функционирует как перестраиваемый гетеродинный приемник с индикацией амплитуд спектральных компонент.

В базовой комплектации портативного анализатора входят следующие дополнительные измерительные функции:

·        Измерение мощности в канале;
·        Измерение занимаемой полосы частот;
·        Измерение мощности в соседнем канале;
·        Построение спектрограмм;
·        Анализ интерференций;
·        Анализ сигналов с аналоговой модуляцией;
·        Запись и воспроизведение спектра.

Для улучшения уровня собственных шумов в прибор встроен предварительный усилитель мощности, который идет в базовой комплектации прибора.

Режимы просмотра спектрограммы и анализа интерференций позволяют отследить перемежающиеся сигналы или контролировать сигналы в течение продолжительного времени. Информацию о сигналах можно сохранить во внутренней памяти или на внешнем устройстве с использованием флэш-памяти, а затем воспроизвести эти сигналы для обработки в автономном режиме.

Аналоговая демодуляция позволяет использовать портативный анализатор для анализа характеристик радиопередатчиков с АМ/ЧМ/ФМ. Используя встроенные динамики или дополнительные наушники, оператор может настроиться на радиосигнал и прослушать его. Также можно изменить ВЧ-спектр сигнала, демодулированную форму волны и вычислить основные характеристики сигнала с аналоговой модуляцией, например, мощность несущей, коэффициент модуляции и отношение сигнала к шуму и искажениям.

К портативному комбинированному анализатору может быть подключен внешний USB датчик серии 87230 для проведения измерений средней мощности. Результаты измерения мощности индицируются на экране анализатора.

Приступим непосредственно к сравнению!

Сравнение характеристик портативных анализаторов РЧ Keysight и Ceyear:

Функциональные возможности	4957D	N9917B
Анализ спектра	стандарт	опция 233
Встроенный предусилитель	стандарт	опция 235
Анализ интерференций и построение спектрограмм	стандарт	опция 236
Стробирование во временной области	-	опция 238
Сканер каналов	-	опция 312
Аналоговая демодуляция	стандарт	опция 355
Анализ спектра в реальном времени	-	опция 350
IQ анализатор	-	опция 351
Измерение коэффициента шума	-	опция 356
Двухпортовый векторный анализ цепей	стандарт	опции 210 и 211
Анализ во временной области	стандарт	опция 010
Векторный вольтметр	опция S03	опция 308
Кабельный и антенный тестер	опция S02	стандарт
Измерение дифференциальных S-параметров	-	опция 212
Встроенный измеритель мощности	опция S05	опция 310
Поддержка USB измерителей мощности	опция S04	опция 302
Встроенный источник напряжения смещения	-	опция 309
Встроенный GPS приемник	опция S07	опция 307
Поддержка электронных калибраторов	стандарт	стандарт

Сравнение ручных СВЧ анализаторов в режиме векторного анализатора цепей:

Технические характеристики	4957D	N9917B
Диапазон рабочих частот	от 30 кГц до 18 ГГц	от 30 кГц до 18 ГГц
Пределы допускаемой относительной погрешности частоты опорного генератора	±1∙10^-6	±1∙10^-6
Тип коаксиального соединителя измерительного порта	тип N (розетка)	тип N (розетка)
Максимальное число точек измерительной трассы	10001	10001
Пределы допускаемой абсолютной погрешности установки уровня выходной мощности	±2,5 дБ	±2,0 дБ
Направленность (скорректированное значение) 500 МГц 5 ГГц 15 ГГц	40 дБ 36 дБ 32 дБ	40 дБ 39 дБ 39 дБ
Согласование источника (скорректированное значение) 500 МГц 5 ГГц 15 ГГц	37 дБ 30 дБ 28 дБ	38 дБ 31 дБ 26 дБ
Коэффициент передачи (скорректированное значение) 500 МГц 5 ГГц 15 ГГц	±0,25 дБ ±0,29 дБ ±0,33 дБ	±0,062 дБ ±0,17 дБ ±0,32 дБ
Коэффициент отражения (скорректированное значение) 500 МГц 5 ГГц 15 ГГц	±0,10 дБ ±0,13 дБ ±0,14 дБ	±0,001 дБ ±0,033 дБ ±0,043 дБ
Динамический диапазон	85 дБ	109 дБ

Проведено сравнение измерений S-параметров фильтра нижних частот Mini-Circuits VLF-850+ на портативных комбинированных анализаторах 4957D и N9917B в режиме векторного анализатора цепей. Для подключения измерительных портов анализаторов к тестируемому устройству использовались аналогичные наборы фазостабильных кабелей и адаптеров. Для векторной коррекции систематических ошибок в плоскости подключения тестируемого устройства использовался механический калибровочный набор 85052D.

Физические условия измерений портативных анализаторов ВЧ:

- диапазон рабочих частот: от 50 МГц до 16 ГГц;
- количество точек измерительной трассы: 401;
- ширина полосы фильтра ПЧ: 1 кГц;
- уровень мощности зондирующего сигнала: 0 дБм.

Результаты измерений были сохранены в виде файлов формата S2P. Сравнение результатов измерений проводилось в САПР ADS.

Сравнение результатов измерений амплитуды коэффициента передачи ФНЧ:

Сравнение результатов измерений амплитуды коэффициента отражения ФНЧ:

Сравнение результатов измерений фазы коэффициента отражения ФНЧ:

Сравнение результатов измерений коэффициента отражения ФНЧ:

Сравнение портативных ВЧ анализаторов в режиме измерения средней мощности

Проведено сравнение измерений уровня средней мощности на выходе аналогового генератора сигналов N9310A на частоте 1 ГГц при изменении уровня выходной мощности с шагом 10 дБ.

К портативному анализатору 4957D был подключен USB измеритель мощности 87231, а к анализатору N9917B был подключен USB измеритель мощности U2000A. Ниже представлена таблица сравнений основных метрологических характеристик измерителей мощности 87231 и U2000A.

Сравнение основных технических характеристик 87231 и U2000A

Технические характеристики	87231	U2000A
Диапазон рабочих частот	от 10 МГц до 18 ГГц	от 10 МГц до 18 ГГц
Диапазон измерений значений мощности	от -60 дБм до +20 дБм	от -60 дБм до +20 дБм
Тип коаксиального соединителя	тип N (вилка)	тип N (вилка)
Максимальный уровень входной мощности	+23 дБм	+25 дБм
Абсолютная погрешность измерения мощности	±0,25 дБ	±0,22 дБ
КСВН входа - 10 МГц - 1 ГГц - 10 ГГц - 18 ГГц	1,21 1,15 1,20 1,27	1,21 1,15 1,20 1,27

Ниже представлена таблица сравнений измерений уровня средней мощности на выходе аналогового генератора сигналов N9310A на частоте 1 ГГц при изменении уровня выходной мощности с шагом 10 дБ.

Установленное значение	Измеренное значение 4957D	Измеренное значение N9917B
-60 дБм	-57,55 дБм	-63,2 дБм
-50 дБм	-49,80 дБм	-50,45 дБм
-40 дБм	-40,04 дБм	-40,13 дБм
-30 дБм	-30,08 дБм	-30,09 дБм
-20 дБм	-19,86 дБм	-19,87 дБм
-10 дБм	-9,95 дБм	-9,89 дБм
0 дБм	-0,08 дБм	-0,14 дБм
+10 дБм	+10,12 дБм	10,13 дБм

Сравнение ручных СВЧ анализаторов Ceyear и Keysight в режиме анализатора спектра:

Технические характеристики	4957D	N9917B
Диапазон рабочих частот	от 100 кГц до 18 ГГц	от 9 кГц до 18 ГГц
Ширина полосы узкополосного фильтра (RBW), по уровню минус 3 дБ	от 10 Гц до 5 МГц	от 10 Гц до 5 МГц
Уровень собственных шумов с выключенным предусилителем - 1 ГГц - 5 ГГц - 10 ГГц - 18 ГГц	-135 дБм -131 дБм -127 дБм -120 дБм	-137 дБм -134 дБм -138 дБм -134 дБм
Уровень собственных шумов с включенным предусилителем - 1 ГГц - 5 ГГц - 10 ГГц - 18 ГГц	-151 дБм -147 дБм -145 дБм -140 дБм	-156 дБм -152 дБм -156 дБм -153 дБм
Спектральная плотность фазового шума на частоте 1 ГГц, дБн/Гц, не более, при отстройке 100 кГц 1 МГц	-99 дБн/Гц -110 дБн/Гц	-105 дБн/Гц -119 дБн/Гц
Максимальное значение мощности входного сигнала	+27 дБм	+27 дБм

Проводилось сравнение экспериментального определения уровня собственных шумов на входе портативных анализаторов 4957D и N9917B при подсоединённой согласованной нагрузки на входе. При этом были установлены следующие условия измерений:

- опорный уровень: -50 дБм;
- ширина полосы фильтра ПЧ: 300 кГц;
- тип детектора: средних значений.

Экспериментальное определение уровня собственных шумов на входе портативных анализаторов 4957D и N9917B

Частота	Измеренное значение 4957D	Измеренное значение N9917B
Предусилитель включен
1 ГГц	-160 дБм	-162 дБм
5 ГГц	-157,8 дБм	-159,7 дБм
10 ГГц	-154,6 дБм	-160 дБм
15 ГГц	-151 дБм	-168 дБм
18 ГГц	-147 дБм	-156 дБм
Предусилитель выключен
1 ГГц	-152 дБм	-147 дБм
5 ГГц	-145 дБм	-145 дБм
10 ГГц	-139 дБм	-143 дБм
15 ГГц	-133 дБм	-141 дБм
18 ГГц	-127 дБм	-136 дБм

Также проводилось сравнения времени сканирования при установке полной полосы обзора и полосе обзора 1 ГГц при различной ширине полосы фильтра ПЧ.

Экспериментальное определение времени сканирования обзора 4957D и N9917B

Ш ирина полосы ПЧ	Измеренное значение 4957D	Измеренное значение N9917B
При установке полной полосы обзора
5 МГц	180 мс	168 мс
1 МГц	1,08 с	807 мс
300 кГц	12 с	2,7 с
100 кГц	108 с	4 с
При установке полосы обзора 1 ГГц на центральной частоте 10 ГГц
5 МГц	10 мс	24 мс
1 МГц	60 мс	47 мс
300 кГц	667 мс	154 мс
100 кГц	6 с	208 мс