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

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

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:

·        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 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!

Заявленные производителем возможности комбинированных анализаторов:

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

Режим ВАЦ

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:

- 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:

Режим 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

Режим 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

Ширина 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

Возврат к списку