terça-feira, 6 de dezembro de 2022

ANALISADORES DE ESPECTRO TINY SA E TINY SA ULTRA

ANALISADORES DE ESPECTRO TINY SA E TINY SA ULTRA





  • tinySA
    • Tamanho da tela 2,8 polegadas
    • Analisador de espectro com duas entradas, entrada MF/HF/VHF de alta qualidade para 0,1MHZ-350MHz, entrada UHF de qualidade inferior para 240MHz-960MHz ou
    • Gerador de sinal com duas saídas, saída de onda senoidal para 0,1MHz - 350MHz e saída de onda quadrada para 240MHz-960MHz quando não usado como analisador de espectro.
    • Filtros passa-banda de resolução comutável para ambas as faixas entre 2,6 kHz e 640 kHz
    • Visor colorido mostrando 290 pontos de varredura cobrindo toda a faixa de baixa ou alta frequência.
  • tinySA Ultra
    • Tamanho da tela 4 polegadas
    • Spectrum Analyzer para 0,1-800MHz ou, com o modo Ultra ativado, 0,1MHz-6GHz
    • Gerador de sinal com saída de onda senoidal entre 0,1-800MHz ou onda quadrada ou saída de tom duplo de até 4,4GHz quando não usado como analisador de espectro.
    • Filtros passa-banda de resolução comutável de 200Hz a 850kHz
    • LNA opcional integrado de 20dB
    • Visor colorido mostrando 450 pontos de varredura cobrindo toda a faixa de frequência.
  • Atenuador de passo de entrada de 0dB a 31dB (não pode ser usado em combinação com LNA).
  • Um gerador de sinal de calibração integrado que é usado para autoteste automático e calibração de entrada (baixa).
  • Conectado a um PC via USB, ele se torna um Analisador de Espectro ou Gerador de Sinal controlado por PC
  • Bateria recarregável permitindo um mínimo de pelo menos 2 horas de uso portátil


Tabela de comparação de modelos do TinySA




Descrição Técnica do TinySA

O tinySA contém todos os componentes de um analisador de espectro de varredura heteródino convencional.

Os componentes usados ​​no modo de entrada baixa são:

  • No modo de entrada baixa, o sinal entra no tinySA através do conector SMA baixo
  • Atenuador configurável de 0-31dB para proteger o RX e evitar a distorção harmônica gerada internamente
  • Filtro passa-baixo de 350MHz para eliminar aliases
  • Um bloco TX que contém o oscilador local para fazer a varredura da faixa de frequência selecionada.
  • A chave é usada para ativar a saída de rastreamento para a saída alta, se ativada
  • Mixer que mistura a saída do filtro passa-baixo com o oscilador local para criar o IF alto.
  • Filtro de passagem de banda em 433,9MHz para o IF alto que elimina esporas e limpa a saída do mixer antes da conversão para baixo.
  • Uma chave para rotear a saída do BPF para o RX
  • E contendo RX
    • Segundo LO e mixer para converter o IF alto para um IF baixo a 870kHz.
    • Filtros de resolução selecionáveis ​​entre 3kHz e 600kHz.
    • Detector de potência com faixa dinâmica de 120dB após o filtro de resolução.

Os componentes usados ​​no modo de entrada alta são:

  • No modo de entrada alta, o sinal entra no tinySA através do conector SMA alto
  • Uma chave para rotear a entrada alta para o bloco RX
  • Um bloco RX contendo
    • LO e mixer para converter a faixa de frequência selecionada para um IF baixo em 870kHz. A supressão do espelho é limitada a 30dB
    • Filtros de resolução selecionáveis ​​entre 3kHz e 600kHz.
    • Detector de potência com faixa dinâmica de 120dB após o filtro de resolução. Oscilador local que faz o

Os componentes usados ​​no modo de saída baixa são:

  • Bloco TX com oscilador local gerando 433,9MHz
  • Uma chave para rotear a saída TX para o filtro passa-banda
  • Filtro passa-banda removendo os harmônicos do oscilador local de 433,9MHz.
  • Segundo TX com oscilador local que determina a frequência de saída.
  • Mixer que mistura a saída do filtro passa-faixa com o segundo oscilador local para criar a frequência de saída desejada com harmônicos limitados
  • Filtro passa-baixo para a saída baixa para remover produtos indesejados do misturador.
  • Atenuador de saída conectado entre o filtro passa-baixo e a saída baixa para reduzir opcionalmente o nível de saída
  • O sinal gerado deixa o tinySA através do conector SMA baixo

Os componentes usados ​​no modo de saída alta são:

  • Oscilador local que determina a frequência de saída.
  • Um amplificador de potência com potência de saída selecionável entre +5dBm e +20dBm
  • O switch conecta o amplificador de potência ao conector SMA alto

O gerador de calibração:

  • Oscilador de cristal controlado por temperatura de 30MHz
  • Divisores selecionáveis ​​para criar 30, 15, 10, 4, 3, 2 ou 1 MHZ
  • Driver de saída de tensão fixa
  • Atenuador de alta precisão para criar um fundamental de 30MHz de -25dBm em 50 ohm como referência de potência conectado à saída alta.


Especificação do modelo Tiny Sa de 2.8 polegadas

Interface de usuário:

  • Resolução da tela 320*240 pixels
  • Diagonal da tela 2,8"
  • 16 bits por pixels RGB
  • Controle de toque resistivo
  • Controle do interruptor de jog
  • Controle de porta serial USB
  • Porta TTL USART opcional no PCB interno
  • Fonte de alimentação linear para evitar ruído de comutação.

A especificação de entrada/saída do tinySA é dividida em 4 modos

Especificação do modo de entrada baixa:

  • Faixa de frequência de entrada de 100kHz a 350MHz (com algumas limitações até 10kHz)
  • Impedância de entrada 50 ohm quando a atenuação de entrada é definida como 10dB ou mais.
  • Atenuação de entrada manual e automática selecionável entre 0dB e 31dB em etapas de 1 dB
  • Nível de entrada máximo absoluto de +10dBm com atenuação interna de 0dB
  • Potência máxima absoluta de entrada de pico de curto prazo de +20dBm com atenuação interna de 30dB
  • Potência de entrada máxima sugerida de +5dBm com atenuação interna no modo automático
  • Para melhores medições, mantenha a potência de entrada abaixo de -25dBm
  • Ponto de interceptação de entrada de produtos de modulação de terceira ordem (IIP3) de +15dBm com atenuação interna de 0dB
  • Ponto de compressão de 1dB a -1dBm com atenuação interna de 0dB
  • Resolução do detector de potência de 0,5dB e linearidade versus frequência de +/-2dB
  • Precisão absoluta do nível de potência após a calibração do nível de potência de +/- 2dB
  • Sinal discernível mais baixo em 30MHz usando uma largura de banda de resolução de 30kHz de -102dBm
  • Precisão de frequência igual à largura de banda de resolução selecionada
  • Ruído de fase de -108dB/Hz no deslocamento de 100kHz e -115dB/Hz no deslocamento de 1MHz
  • Estimule a faixa dinâmica livre ao usar uma largura de banda de resolução de 30kHz de 70dB
  • Filtros de resolução selecionáveis ​​manualmente de 3, 10, 30, 100, 300, 600kHz. Seleção automática de um dos 57 filtros de resolução.
  • Resolução de tela de 51, 101, 145 ou 290 pontos de medição.
  • Velocidade de digitalização de mais de 1000 pontos/segundo usando os filtros de maior resolução.
  • Otimização automática dos pontos de varredura reais para garantir a cobertura de toda a faixa de varredura, independentemente da largura de banda de resolução escolhida
  • Opção de supressão de estímulo para avaliar se certos sinais são gerados internamente ou realmente presentes no sinal de entrada
  • Após uma pequena modificação de HW é possível Ouvir o áudio demodulado (somente AM)

Especificação do modo de entrada alta:

  • Faixa de frequência de entrada de 240MHz a 960MHz
  • A impedância de entrada depende da frequência e desvia de 50 ohm
  • Como não há filtro de banda de entrada, sinais de entrada fortes fora da faixa de 240MHz a 960MHz podem causar distorção dos sinais dentro da banda
  • Nível de entrada máximo absoluto sem atenuação de +10dBm
  • Ponto de interceptação de entrada de produtos de modulação de terceira ordem (IIP3) de -5dBm sem atenuação interna
  • Ponto de compressão de 1dB a -6dBm sem atenuação interna
  • Resolução do detector de potência de 0,5dB e linearidade versus frequência de +/-2dB
  • Precisão absoluta do nível de potência após a calibração do nível de potência de +/- 2dB
  • Sinal discernível mais baixo usando uma largura de banda de resolução de 30kHz de -115dBm
  • Precisão de frequência igual à largura de banda de resolução selecionada
  • Estimule a faixa dinâmica livre ao usar uma largura de banda de resolução de 30kHz de 50dB
  • Filtros de resolução selecionáveis ​​manualmente de 3, 10, 30, 100, 300, 600kHz. Seleção automática de um dos 57 filtros de resolução.
  • Atenuador de entrada dependente de frequência de 25dB a 40dB opcional. O erro de nível de potência com este atenuador ativado aumenta para +/- 10dB
  • Resolução de tela de 51, 101, 145 ou 290 pontos de medição.
  • Velocidade de digitalização de mais de 1000 pontos/segundo usando os filtros de maior resolução.
  • Otimização automática dos pontos de varredura reais para garantir a cobertura de toda a faixa de varredura, independentemente da largura de banda de resolução escolhida
  • Após uma pequena modificação de HW é possível Ouvir o áudio demodulado

Especificação do modo de saída baixa:

  • Saída sinusal com harmônicos abaixo de -40dB de fundamental
  • Faixa de frequência de saída de 100kHz a 350MHz
  • Precisão de nível +/- 2dB em toda a faixa de frequência de saída
  • Resolução da frequência de saída 156Hz abaixo da saída de 47MHz ou 312Hz acima da saída de 47MHz
  • Nível de saída selecionável em passos de 1dB entre -76dBm e -6dBm
  • Modulação AM opcional, FM estreita e FM ampla com frequências entre 50 Hz e 5 kHz ou varredura lenta sobre o intervalo de frequência selecionável
  • Varredura de nível de saída opcional no máximo em toda a faixa de nível de saída

Especificação do modo de alta saída:

  • Saída de onda quadrada
  • Faixa de frequência de saída de 240MHz a 960MHz
  • Resolução da frequência de saída 156Hz abaixo da saída de 480MHz ou 312Hz acima da saída de 480MHz
  • Nível de saída selecionável em incrementos variáveis ​​entre -38dBm e +9dBm
  • Modulação opcional de FM estreito e FM amplo com frequências entre 50 Hz e 6 kHz ou varredura lenta sobre o intervalo de frequência selecionável

Especificação do gerador de referência:

  • Saída de onda quadrada opcional com fundamental em -26dBm conectada à entrada/saída alta
  • A frequência pode ser ajustada para 1MHz, 2MHz, 4MHz, 10MHz, 15MHz ou 30MHz.

Especificações da bateria:

  • Tempo de carregamento máximo de 1 hora na porta USB mínima de 500mA ou carregador USB
  • Operação com bateria totalmente carregada por pelo menos 2 horas

Modo ultra do tinySA (modelo grande)

Durante o modo de entrada baixa normal, um filtro passa-baixa na entrada garante a ausência de sinais espelho e spur, mas isso também limita as frequências máximas utilizáveis ​​à banda passa-baixa do filtro passa-baixa (aproximadamente 800MHz). Quando este filtro passa-baixo é removido, o primeiro misturador pode ser usado para frequências muito altas, mas ao lado dos produtos de mistura desejados também serão gerados vários espelhos e esporões. Usando um algoritmo especial que requer medições múltiplas em frequências diferentes, semelhante ao que é usado nos analisadores de espectro Signal Hound USB, é possível eliminar a maioria desses espelhos e esporões para sinais que estão presentes por tempo suficiente para serem medidos várias vezes. Sinais muito curtos ou complexos e sinais de banda larga (maiores que 1MHz) não funcionarão bem com o algoritmo de eliminação de espelho e esporão.

No modo Ultra, o filtro passa-baixa de entrada é ativado automaticamente para todas as frequências dentro da banda passa-baixa do filtro passa-baixa (até um máximo de 750MHz). Para frequências mais altas, o filtro passa-baixo será ignorado e a medição será mais lenta devido às múltiplas medições por frequência necessárias para o algoritmo de eliminação de espelho e esporão.

Além do algoritmo de eliminação de espelhos e derivações, também é possível remover espelhos e derivações usando um pré-seletor externo que passa apenas uma banda de frequência limitada para a entrada. Um exemplo prático desse pré-seletor é um filtro de banda Wi-Fi ou uma antena com largura de banda limitada. Por exemplo, usar uma antena sintonizada na banda WiFi é suficiente para remover a maioria dos esporões e espelhos e permite medições mais rápidas e captura de transmissões curtas para consolidação em um modo de espera máxima para ver a ocupação da banda Wi-Fi.

Com o filtro passa-baixa de entrada desativado, o oscilador local (LO) vazará mais na entrada de RF. Durante medições normais, isso não deve ser um problema, mas um circuito muito sensível conectado à entrada de RF pode ser afetado

A frequência máxima de entrada no modo ultra é limitada a 12 GHz, mas a frequência máxima utilizável é de cerca de 6 GHz. A sensibilidade diminui com o aumento das frequências e é cerca de 10 dB menor acima de 2,5 GHz e 25 dB menor acima de 5,3 GHz. A tabela de correção de entrada corrige essas reduções na sensibilidade até 6GHz. Acima de 6 GHz não há correção dependente de frequência e a sensibilidade cai rapidamente.

Uma varredura completa de 0 Hz a 6 GHz com o algoritmo de eliminação de espelho e esporão ativado leva quase 14 segundos.

A ativação do modo Ultra não tem impacto negativo nas medições abaixo da frequência ULTRA START, portanto, uma vez ativado o modo Ultra, há poucos motivos para desativar o modo Ultra, mas, se necessário, isso também pode ser feito usando o mesmo comando CONFIG/MORE/ENABLE ULTRA. A eliminação de espelho e esporão é desabilitada e habilitada automaticamente quando CONFIG/SPUR REMOVAL é definido como AUTO ([A]). Pode ser desativado manualmente se não for necessário ao usar um pré-seletor definindo CONFIG/SPUR REMOVAL para OFF ([_])

Para resumir a desvantagem de medir no modo ultra:

  • Maior tempo de varredura
  • Falha ao capturar sinais de duração muito curta
  • Falha ao capturar sinais de varredura (por exemplo, de uma vassoura)
  • Mostra sinais falsos ao usar com sinais muito complexos ou amplos.
  • Maior vazamento de LO do conector de RF

O modo Ultra está desativado por padrão, mas pode ser ativado usando o comando CONFIG/MORE/ENABLE ULTRA usando 4321 como código de desbloqueio. Uma vez ativado, o modo ultra permanece ativado. Às vezes, uma atualização de FW pode exigir a reativação. Ao habilitar o modo ultra, você reconhece que entende e concorda com as limitações do modo ultra.


MODO CALIBRAÇÃO:

Execute estas etapas:

  1. Use um dos cabos SMA fornecidos para conectar a porta baixa à porta alta.
  2. Ligue o tinySA usando o pequeno botão liga/desliga na parte superior.
  3. Toque na tela para ativar o sistema de menu e selecione CONFIG e, em seguida, SELF TEST . Se a navegação der errado, use o botão VOLTAR ou desligue e ligue o tinySA para voltar a um estado conhecido. Se tudo correr bem, o autoteste passará em todos os testes e você poderá tocar na tela mais uma vez para concluir.
  4. Deixe a porta alta e baixa conectada para a próxima etapa
  5. O próximo passo é fazer a calibração de potência do MODO DE ENTRADA BAIXA. Isso deve ser feito apenas uma vez para uma frequência e não precisa ser repetido antes de cada medição, pois a calibração do nível é muito estável e independente da frequência. No menu CONFIG execute LEVEL CAL . Os indicadores de nível vermelhos na parte superior e inferior devem ficar brancos para indicar que a calibração foi bem-sucedida.

Etapa opcional:

  1. Fazer a calibração de nível para o modo de entrada alta é um pouco mais complexo, mas claramente explicado neste vídeo

Agora o tinySA está pronto para fazer medições.

Conecte algum sinal de entrada à entrada baixa e volte ao menu INPUT , você pode selecionar qual entrada usar no menu MODE , selecione LOW INPUT ou HIGH INPUT .

AVISO!!! O sinal de entrada deve estar abaixo de +10dBm caso contrário o tinySA pode ser danificado. Use um atenuador externo ao tentar medir sinais com níveis de potência mais altos.
AVISO!!! Ambas as entradas podem tolerar no máximo 10 Volt DC. Tensões mais altas podem danificar as entradas. Use um bloco CC externo ao medir sinais com componentes CC superiores.
AVISO!!! O uso da antena fornecida torna o tinySA muito suscetível a danos por ESD ou sobrecarga. Só use a antena com muito cuidado. Nunca coloque a antena perto de uma antena transmissora. Nunca toque em nada com a antena
ATENÇÃO!!!Você pode destruir o atenuador de entrada baixa quando ativar um sinal de saída de alta potência e as portas alta e baixa ainda estiverem conectadas após fazer um autoteste ou calibração de nível. Sempre desconecte as entradas alta e baixa antes de habilitar a saída alta

Use o menu FREQ para definir a faixa de frequência exibida e o menu LEVEL para definir os níveis exibidos.

Você sempre pode voltar a um estado definido clicando no botão PRESET no menu de entrada e, em seguida, LOAD STARTUP



Medindo a modulação AM

O tinySA tem alguns problemas ao medir a modulação AM. Isso é claramente visível em uma varredura ampla abaixo de 100kHz de um sinal de 6MHz modulado AM de 10kHz e 50% de profundidade.

Este efeito estranho dos muitos sinais é causado pelo AGC interno que falha completamente. Você também deve garantir que o nível da portadora do sinal de entrada menos a atenuação interna esteja abaixo de -45dBm aumentando manualmente a atenuação.

Aumentar a atenuação manual cria uma imagem melhor

Com um RBW mínimo de 3kHz, o limite inferior de modulação que pode ser observado no modo de frequência é de fato 3kHz

Para frequências de modulação ainda mais baixas, é aconselhável ir para o modo span zero (modo de tempo) e uma unidade linear para mostrar a intensidade do sinal versus tempo onde a profundidade de modulação de 50% pode ser claramente observada



Conectando a um PC

A interface USB do tinySA pode operar em dois modos.

Durante a operação normal, o modo Serial over USB (também chamado de modo de console) está ativo. Somente ao atualizar o firmware, o modo DFU é usado. Para isso, consulte Atualizando o firmware
Os drivers para o modo Serial over USB são criados no Windows e no Linux, portanto, não há drivers para instalar. Basta conectar o tinySA ao seu PC usando o cabo USB fornecido.
Uma vez conectado, você pode usar um programa de terminal (como o Tera Term ) ou usar um aplicativo de PC para controlar o tinySA

Estão disponíveis três softwares para controlar o tinySA. Todos são capazes de capturar a tela do tinySA

Pyton

Uma pequena biblioteca python para controlar o tinySA e o tinySA Ultra está disponível aqui: http://athome.kaashoek.com/tinySA/python/ Isso deve ser executado no Windows, Linux e talvez também no MacOS

Windows

Para Windows existe o tinySA-App, ainda em sua infância. TinyAS-App pode controlar ambos os modelos tinySA.

O executável também pode ser baixado aqui: http://athome.kaashoek.com/tinySA/Windows/

Caso você não consiga se conectar ao tinySA, abra o Gerenciador de Dispositivos do Windows e veja se o dispositivo "USB Serial device" aparece quando você conecta o tinySA. Se aparecer um "Dispositivo desconhecido", clique com o botão direito do mouse no Dispositivo desconhecido e clique em "Desinstalar dispositivo". Desligue e ligue o tinySA e veja se agora o "dispositivo serial USB" aparece.

Linux (e Windows (não recomendado))

Existe um derivado inicial do nanoVNA-saver que ainda é um pouco difícil. Para executar, você precisará instalar o python e várias bibliotecas de suporte.

A fonte está disponível aqui: https://github.com/erikkaashoek/tinySA-saver
Baixe e extraia a fonte, vá para a pasta onde a fonte foi extraída e emita python tinysa-saver.py

Este SW python não é recomendado para usuários do Windows











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