Návod na obsluhu vektorového obvodového analyzátoru R&S ZVL Měřící přístroj R&S ZVL může pracovat buď v režimu obvodového, nebo spektrálního analyzátoru. V tomto návodu je zaměřena pozornost jen na režim obvodového analyzátoru a to jen na základní úkony s ním spojené. Pro náročnějšího uživatele doporučujeme použít manuál k tomuto přístroji [1]. 1 Ovládání přístroje Přístroj je možné ovládat buď pomocí tlačítek umístěných na předním panelu přístroje, nebo pomocí klávesnice a myši, popř. kombinací všech těchto možností. Dále bude popsáno ovládání přístroje pomocí tlačítek na předním panelu přístroje a jejich význam. Ovládání přístroje pomocí klávesnice a myši je obdobné, jen je potřeba používat menu programu obvodového analyzátoru (název položek menu je stejný jako název tlačítek umístěných na předním panelu). 2 Význam tlačítek přístroje umístěných na předním panelu 2.1 Setup tlačítka Jsou umístěny nalevo od displeje a jejich význam je následující: - PRESET uvede přístroj do předem definovaného stavu - FILE aktivace položky menu pro práci se soubory - SETUP základní nastavení přístroje - PRINT tisk dat a nastavení tiskárny - HELP vyvolání nápovědy - MODE volba režimu přístroje mezi obvodovým a spektrálním analyzátorem - MENU aktivace menu obvodového analyzátoru. 2.2 Funkční tlačítka Jsou umístěna vpravo nahoře od displeje a jejich význam je následující: - CENTER nebo SPAN definují střední frekvenci a šířku pásma rozmítání - SCALE definuje zobrazení měřené veličiny na displeji - PWR BW definuje výkon vnitřního zdroje signálu obvodového analyzátoru a útlumu atenuátoru - SWEEP - definuje typ rozmítání frekvenční osy (lineární, logaritmické), počet bodů měření apod. - FORMAT definuje způsob zobrazených dat na displeji (kartézský graf, polární graf, Smithův diagram apod.) - MKR poloha markru (značky) na měřeném průběhu a jeho konfigurace - MKR -> - poskytuje funkce pro práci s markry (např. nalezení maxima/minima měřeného průběhu) - CAL poskytuje funkce pro kalibraci přístroje - MEAS výběr veličiny, která bude měřena a zobrazena - LINES definuje limity měřených hodnot - TRACE poskytuje funkce pro práci s měřenými průběhy (stopami, traces) zobrazené na displeji.
2.3 Klávesnice pro vstup dat Pod funkčními tlačítky vpravo od displeje je umístěna klávesnice pro vstup dat obvodového analyzátoru. Význam symbolů na klávesách je standardní a není potřeba ho zde komentovat. 2.4 Navigační tlačítka Jsou umístěna vedle klávesnice pro vstup dat a spolu s otočným knoflíkem slouží k navigaci kurzoru popř. markru na displeji analyzátoru. 3 Kalibrace přístroje Před použitím přístroje je nutné uvést přístroj do původního (předem definovaného) stavu a provést jeho kalibraci. Přístroj nabízí několik kalibračních metod pro různé druhy měření. Typ kalibrační metody, který je vybrán, závisí na předpokládaných systémových chybách, na požadované přesnosti měření a na kalibračních standardech, které jsou k dispozici. V závislosti na typu měření je možné provést jednoportovou, nebo dvouportovou kalibraci přístroje. Pozn.: Poslední kalibrace přístroje je uložena v jeho paměti (před vyvoláním poslední kalibrace je dobré uvést přístroj do předem definovaného stavu) a je ji možné vyvolat následující sekvencí: stiskni PRESET (uvedení přístroje do předem definovaného stavu - volitelné) a pak stiskni CAL; Recall Last Call Set (na displeji). 3.1 Jednoportová kalibrace přístroje pomocí kalibračního kitu ZV-Z121 Kalibrační kit ZV-Z121 slouží pro kalibraci přístroje s N-konektory. Tento kit se dodává buď se samčími (M male), nebo samičími (F female) konektory. Díky průvodci kalibrací je samotná kalibrace jednoduchá. Postup je následující: 1. Stiskni tlačítko PRESET (uvedení přístroje do předem definovaného stavu). 2. Nastav požadovaný frekvenční rozsah. To je možné provést několika způsoby pomocí funkčních kláves CENTER a SPAN, které jsou umístěny napravo od displeje. Např. po stisknutí klávesy CENTER je možné zadat střední frekvenci měřeného pásma a pak stisknutím klávesy SPAN šířku měřeného pásma. Hodnoty je možné zadávat pomocí klávesnice pro vstup dat (návod: zadej požadovanou číselnou hodnotu a jednotku). 3. Nastav požadovaný typ rozmítání. Stiskni funkční klávesu SWEEP a aktivuj volbu Sweep type a pak zvol vhodný způsob rozmítání: lineární, nebo logaritmický. 4. Nastav počet bodů měření. Stiskni funkční klávesu SWEEP a aktivuj volbu Sweep type a zadej počet bodů měření pomocí klávesnice pro vstup dat. 5. Nastav šířku pásma IF filtru. Stiskni funkční klávesu PWR BW * a aktivuj volbu Meas Bandwidth. Z nabídky vyber vhodnou šířku pásma IF filtru. 6. Stiskni funkční klávesu CAL pro vyvolání kalibračního menu. 7. Aktivuj Start Cal, One Port P1 (P2) (vyber port); Full a objeví se průvodce kalibrací (obr. 1). 8. V prvním dialogovém okně kalibračního průvodce je potřeba vybrat typ kalibrovaných konektorů (sloupec Connector) a dále kalibrační sadu (sloupec Calibration Kit). Předpokládejme, že chceme kalibrovat samčí (M) port s N-konektorem. Proto zvol N 50 Ω (m) a kalibrační kit ZV-Z121 a stiskni tlačítko Next. * Po stisku tlačítka PWR BW je možné aktivací vhodných podvoleb [1] změnit výstupní výkon vnitřního zdroje signálu obvodového analyzátoru a útlumu atenuátorů. Jejich parametry doporučujeme měnit hlavně při měření aktivních komponent. Při měření pasivních komponent je prosím při výuce v laboratoři neměňte.
9. Ve druhém dialogovém okně se provede kalibrace (obr. 2). V našem případě je potřeba kalibrovat port postupně na zkrat (Short), otevřený konec (Open) a na přizpůsobenou zátěž (Match). Postupně připoj Short, Open a Match kalibrační sady a po každém připojení klikni na odpovídající tlačítko vlevo od Short (m), Open (m) a Match (m). Nakonec klikni na tlačítko Apply. Tím je kalibrace skončena a přístroj je připraven pro jednoportové měření na kalibrovaném portu. Obr. 1: Průvodce kalibrací nastavení typu konektoru a kalibrační sady. Obr. 2: Kalibrace přístroje. Kroky kalibrace 2 až 4 je možné vynechat. Avšak v tomto případě je nutné mít na paměti, že přístroj je kalibrován na předem definovaný stav (bod 1). Pokud např. změníme počet bodů měření, pak přístroj na frekvencích, kde nebyla provedena kalibrace, interpoluje výsledky kalibrace pro korekci chyby. Touto interpolací klesá obvykle přesnost měření. Samozřejmě v případě, když po kalibraci nastavíme větší frekvenční rozsah než, pro který byla provedena kalibrace, tak interpolace není možná. Přístroj pak není schopen korigovat chyby. Zda-li je přístroj kalibrovaný při měření na daném portu (daných portech) je znázorněno na displeji ve stavovém řádku měřeného průběhu (na obr. 3 je toto místo označeno červeným kroužkem). Zde může být uvedeno: - Cal - přístroj je kalibrovaný,
- Cal int naměřená data při kalibraci jsou interpolována pro korekci chyby (je možné měřit obvykle s velmi dobrou přesností), - Call Off přístroj pro daný frekvenční rozsah není kalibrovaný. Obr. 3: Kopie displeje obvodového analyzátoru. 3.2 Dvouportová kalibrace přístroje pomocí kalibrační kitu ZV-Z121 Postup dvouportové kalibrace přístroje je obdobný jako pro jednoportovou kalibraci. Pro tuto kalibraci je vhodné použít TOSM (Through, Open, Short, Match) kalibrační metodu. Postup je následující: 1. Stiskni tlačítko PRESET (uvedení přístroje do předem definovaného stavu). 2. Nastav požadovaný frekvenční rozsah. To je možné provést několika způsoby pomocí funkčních kláves CENTER a SPAN, které jsou umístěny napravo od displeje. Např. po stisknutí klávesy CENTER je možné zadat střední frekvenci měřeného pásma a pak stisknutím klávesy SPAN šířku měřeného pásma. Hodnoty je možné zadávat pomocí klávesnice pro vstup dat (návod: zadej požadovanou číselnou hodnotu a jednotku). 3. Nastav požadovaný typ rozmítání. Stiskni funkční klávesu SWEEP a aktivuj volbu Sweep type a pak zvol vhodný způsob rozmítání: lineární, nebo logaritmický. 4. Nastav počet bodů měření. Stiskni funkční klávesu SWEEP a aktivuj volbu Sweep type a zadej počet bodů měření pomocí klávesnice pro vstup dat. 5. Nastav šířku pásma IF filtru. Stiskni funkční klávesu PWR BW a aktivuj volbu Meas Bandwidth. Z nabídky vyber vhodnou šířku pásma IF filtru. 6. Stiskni funkční klávesu CAL pro vyvolání kalibračního menu. 7. Aktivuj Start Cal, Two-Port P1 P2 ; TOSM a objeví se průvodce kalibrací. 8. V prvním dialogovém okně kalibračního průvodce je potřeba vybrat typ kalibrovaných konektorů a dále kalibrační sadu (viz. jednoportová kalibrace). Po výběru stiskni tlačítko Next. 9. Ve druhém dialogovém okně se provede kalibrace. Oproti jednoportové je potřeba provést více kalibračních kroků (celkově 7, u jednoporotvé to byli 3). U portu P1 a P2 je potřeba provést postupně kalibraci na Short, Open, Match a pak u obou portů na Through. Nakonec klikni na tlačítko Apply. Tím je kalibrace skončena a přístroj je připaven pro dvouportové měření. Po stisku tlačítka PWR BW je možné aktivací vhodných podvoleb [1] změnit výstupní výkon vnitřního zdroje signálu obvodového analyzátoru a útlumu atenuátorů. Jejich parametry doporučujeme měnit hlavně při měření aktivních komponent. Při měření pasivních komponent je prosím při výuce v laboratoři neměňte.
Opět je možné kroky 2 až 4 vypustit. V tomto případě platí stejné závěry jako pro jednoportovou kalibraci. 3.3 Kalibrace přístroje pomocí jiných kalibračních kitů V předcházející části byla popsána jednoportová a dvouportová kalibrace přístroje pomocí kalibračního kitu ZV-Z121 pro N-konektory. Kalibrace jinou kalibrační sadou (např. ZV-Z132 pro 3.5mm konektory 3.5mm konektory jsou mechanicky kompatibilní s SMA konektory) je analogická. V průvodci kalibrací přístroje je potřeba jen nastavit vhodnou kalibrační sadu a konektory (obr. 1). Pokud kalibrační sada v nabídce není, tak je ji potřeba definovat dle [1]. Její definice je ale už nad rámec tohoto návodu. 4 Měření V závislosti na typu kalibrace (jednoportová, dvouportová) je možné měřit obvodovým analyzátorem jednobrany, nebo dvoubrany (jedna brána = jeden port = jeden konektor). Postup měření jednobranu, nebo dvoubranu je prakticky stejný: 1. Připoj měřené zařízení na zkalibrované porty. POZOR: Následující kroky 2 až 4 by měli být nastaveny při kalibraci přístroje a již by nyní neměli být měněny. Pokud se ale spokojíme s menší přesností (viz jednoportová kalibrace), která je obvykle pro běžné měření dostačující, tak můžeme tyto kroky provést. Každopádně nově nastavený frekvenční rozsah musí spadat do frekvenčního pásma, ve kterém byl přístroj kalibrovaný!!! 2. Nastav požadovaný frekvenční rozsah měření. To je možné provést několika způsoby pomocí funkčních kláves CENTER a SPAN, které jsou umístěny napravo od displeje. Např. po stisknutí klávesy CENTER je možné zadat střední frekvenci měřeného pásma a pak stisknutím klávesy SPAN šířku měřeného pásma. Hodnoty je možné zadávat pomocí klávesnice pro vstup dat (návod: zadej požadovanou číselnou hodnotu a jednotku). 3. Nastav požadovaný typ rozmítání. Stiskni funkční klávesu SWEEP a aktivuj volbu Sweep type a pak zvol vhodný způsob rozmítání: lineární, nebo logaritmický. 4. Nastav počet bodů měření. Stiskni funkční klávesu SWEEP a aktivuj volbu Sweep type a zadej počet bodů měření pomocí klávesnice pro vstup dat. 5. Aktivuj zobrazení měřené veličiny jako průměr z N měření. Stiskni funkční klávesu SWEEP a aktivuj volbu More1/2. Aktivací volby Average On je možné zobrazovat na displeji měřenou veličinu jako průměr naměřených hodnot z N měření, kde N se zadá aktivací volby Average Factor. 6. Nastav typ měřených parametrů. Stiskni funkční klávesu MEAS a vyber typ měřených parametrů. 7. Nastav typ měřených parametrů. Stiskni funkční klávesu FORMAT a vyber vhodný způsob zobrazení naměřených dat. 8. Nastav vhodné měřítko pro zobrazení měřené veličiny. Stiskni funkční klávesu SCALE. Pak je možné několika způsoby nastavit vhodné měřítko vertikální osy pro zobrazení měřené veličiny. Pro toto nastavení je vhodné použít volbu Autoscale. 9. Odečti měřenou veličinu pomocí markrů. Stiskni funkční klávesu MRK a Marker 1 (kurzor značka) je umístěna na předem nastavenou pozici (střed frekvenčního pásma). Souřadnice pozice markru je zobrazena v pravém horním rohu displeje a pozici markru je možné měnit pomocí otočného knoflíku. 10. Zobraz více měřených průběhů na display. Stiskni funkční klávesu TRACE a aktivuj volbu Traces. Přidat průběh je možné aktivací volby Add Trace a odebrat průběh
aktivací volby Delete Trace. Výběr měřeného průběhu je možné provést navigačními tlačítky šipka nahoru a dolů. 11. Ulož měřenou veličinu do souboru. Stiskni funkční klávesu TRACE a aktivuj More 1/3; Import/Export Data; Export Data. V dialogovém okně je možné nastavit formát uložených dat do ASCII souboru a název souboru s uloženými daty. Pozn.: Uvedené kroky není nutné provádět přesně v daném pořadí (některé mohou být i vypuštěny). Literatura [1] R&S ZVL Vector Network Analyzer, Operating Manual, Rohde & Schwarz, Munich, Germany, 2008.