Vi ser nu en våg av RF-instrument komma fram där användargränssnittet utgör en dator.  Det handlar om en ny klass av instrument som är mindre och i några fall väsentligt mycket billigare mätinstrument. Det gäller inte minst VNA (vektor network analyzer)  och spektrumanalysatorer.

På Productronica 2011 råkade jag i en engelsk monter finna instrument med litet annorlunda uppbyggnad än vanligt. Bland instrumenten från Planar, ett ryskt företag som kom till 1992 och med 350 anställda (år 2011) fanns några VNA som utmärktes av synnerligen låga priser, trots på pappret intressanta data. I montern visade man 2- och 4-ports nätverksanalysatorer för frekvenser upp till 3,2 eller 8 GHz.

VNA från Planar.

Det intressanta var att instrumenten kunde säljas till låga priser tack vare att de utnyttjade en dator för gränssnittet mellan människa och maskin. Datorer tillverkas och säljs i oerhört stora volymer på en hårt konkurrensutsatt marknad. Gränssnittet kan därmed kosta en bråkdel av vad ett specialutvecklat gränssnitt för ett visst instrumentet skulle ha kostat.

PXI plus programvara
Den uppdelningen har visserligen funnits länge i form av exempelvis PXI-system, där gränssnittet sköts av antingen en PXI-datormodul eller med hjälp av en yttre PC och datorskärm, eller en kvalificerad laptop. Allt körs och styrs via en mätprogramvara som exempelvis NI LabView.

Exempel på ett komplext PXI-system

Men PXI-modulerna är inga billiga byggbitar. Framför allt ser vi dem användas inom produktionen där en av de utmärkande fördelarna är att kunna samla in data för att sedan parallellt utvinna olika mätparametrar för att på så sätt radikalt kunna snabba upp test av exempelvis en mobiltelefon.
PXI används också inom konstruktionslab. Men användningen är i viss mån begränsad till avancerade uppgifter där man har råd att investera i dyr mätutrustning, t ex inom utveckling av materiel för flyg, rymdfart och militära system.

AXIe-modulerna tillåter större kretskortsyta än PXI.

Vi ser nu en form av modulisering inom mätinstrumenten – men inte nödvändigtvis en övergång till PXI. Keysight (f d Agilent) tycks satsa stort på AXIe-moduler, förutom sitt PXI-sortiment. I stor utsträckning försöker man återanvända kretsar och kretslösningar från fristående ”allt-i-ett-instrument. På en presskonferens nyligen sade man att det kommer modulinstrument, men kanske i nya skepnader. Redan nu har Anritsu och Tektronix visat sina lösningar av radikalt nytänkande. Och Rohde & Schwarz har lanserat sin panellösa, kompakta signal- och spektrumanalysator RPS för produktionsändamål.

Chockerande pris?
Anritsu hade som intention (av produktnamnet att döma) att chocka marknaden när man under försommarens IMS2014 (MTT) lanserade den ytterst kompetenta VNA-familjen ShockLine till väsentligt lägre priser än för traditionellt byggda VNA med motsvarande prestanda. Prismässigt ligger ShockLine-familjen mellan De mest avancerade labinstrumenten och portabla instrument med VNA-funktion.

ShockLine-familjens VNA.

SchockLine använder yttre dator som gränssnitt. Alla avancerade operationer i VNA-enheten sker i specialkretsar. Hjärtat i konstruktionen är ett ”VNA on a chip” som bland utnyttjar en teknik för olinjär fördröjningsledning. Den tekniken har Anritsu tidigare använt i sina externa VNA-moduler för att nå de högsta frekvenserna, upp till 145 GHz.
All information från mätningarna samlas in av datorn. Det kan vara en fördel av säkerhetsskäl då VNA-enheten nyttjas av flera användare.
Gränssnittet på bildskärmen sätts av den grafiska programvaran till Shockline. VNAn kan användas automatiserade system via IVI-C-drivrutiner för att passa mot miljöer som LabView, LabWindows, Matlab, C# och .NET.
ShockLine-familjen innehåller ett antal modeller för USB eller LAN-anslutning, 2- eller 4-ports och för frekvenser upp till 4,5, 7, 8, 8,5, 20 eller 40 GHz.

Ännu lägre pris!
Om Anritsu lyckades chocka marknaden med sin ShockLine är det frågan om inte Tektronix står för en ännu större överraskning! Deras spektrumanalysator RSA306 kostar bara 3490 dollar ( 2810 euro), har data som kan tävla med marknadens tyngre instrument, realtidspektrum inom 40 MHz.
Därtill är den ytterst liten och väger bara 0,59 kg, trots att den uppfyller Mil Std 28800.

Tektronix RSA306

Läs mer om RS306 på denna länk.
Det här är en typ av instrument vi säkert kommer att se efterföljare till. Här har man verkligen lyckats utnyttja de fördelar som en yttre, ansluten laptop kan ge: Prisbillig samtidigt som instrumentet har data i klass med ”fullvuxna” instrument, liten och robust. Därför har instrumentet en chans till en rejäl inbrytning i lab, på fältet, i tuff miljö och som registrerande instrument i organisationer för övervakning av vad som sker på våra frekvenser.
Kanske det inte dröjer länge förrän vi ser en motsvarande konstruktion från någon konkurrent.

LAN-mäthuvud
På tal om nya former för instrument bör vi nämna Keysights nya effektmeter för 10 MHz till 33 GHz. Det är en liten LAN-ansluten modul.

Vi har tidigare  sett USB-anslutna moduler på marknaden. Alla fungerar inte perfekt eftersom man kanske inte har lyckats bemästra överhörningen mellan de digitala USB-signalera och mätingången.
Keysights effektmeter U2040X har hela 96 dB dynamik: -70 till +26 dBm. Den har inre kalibrering och strömförsörjs från datorn (via PoE/LAN).
Utvecklingen mot instrument utan panel, som använder en dator som användargränssnitt, har säkert bara börjat. Troligen följer en rad instrumenttillverkare efter med lågprisinstrument som har prestanda i linje med betydligt dyrare instrument av typen allt-i-ett.

Filed under: Teknikartiklar