10

Analyseurs de réseau vectoriels R&S ® ZVB

Analyseurs de réseau vectoriels rapides – y compris pour les mesures en symétrique Polyvalent, rapide et compact

La famille R&S ® ZVB se compose de modèles à deux ou quatre ports cou-vrant la gamme de fréquence de 300 kHz à 4 ou 8 GHz (fig. 1). Les récepteurs des étages d’entrée font appel au pro-cédé de mélange fondamental – ayant déjà fait ses preuves dans les familles R&S ® ZVR – qui assure une dynamique élevée de 130 dB typique et un faible bruit sur les traces de mesure avec de grandes largeurs de bande de mesure. Le point de compression des récepteurs est en outre très élevé et la puissance de sortie maximale s’élève à plus de 13 dBm sur chaque port de mesure (typi-quement 16 dBm à 4 GHz). Le niveau de sortie peut être réglé électroniquement sur une plage de plus de 50 dB, permet-tant de déterminer rapidement et sans

usure les paramètres non-linéaires des composants actifs. Outre les ports de mesure autorisant l’injection de ten-sion continue (« bias tee ») pour alimen-ter des composants actifs, les R&S ® ZVB sont dotés de deux entrées situées sur le panneau arrière pour mesurer des ten-sions alternatives basse-fréquence.

La famille R&S ® ZVB offre beaucoup plus de possibilités d’évaluation et d’af-fichage que ses prédécesseurs. Le nombre de points de mesure par trace a été augmenté pour atteindre 20001 et le total des traces de mesure et des dia-grammes n’est limité que par la mémoire centrale. Pour l’essai des objets de mesure dans différentes conditions de fonctionnement, le R&S ® ZVB permet la création de plusieurs canaux de mesure (« channels »). Un canal de mesure con-

La famille R&S ® ZVB est une nouvelle

génération d’analyseurs de réseau

vectoriels pour des mesures univer-

selles, y compris sur des objets sous

test symétriques et multiports. Avec

d’excellentes spécifications techni-

ques, des vitesses élevées de transfert

de données et de mesure ainsi que

différentes possibilités d’évaluation

des données, ces appareils convien-

nent parfaitement aussi bien en déve-

loppement qu’en production.

Fig. 1 Nouvel analyseur de réseau R&S ® ZVB dans sa version quatre ports.

44297/5

Actualités de Rohde & Schwarz No 183 (2004/ III)

Analyseurs de réseauINSTRUMENTATION GENERALE

11

tient tous les réglages avec lesquels l’analyseur effectue l’acquisition des valeurs de l’objet sous test, par exem-ple type de balayage (fréquence, niveau etc.), nombre de points de mesure, niveau de la source, bande passante FI ou calibrage. Plusieurs traces de mesure peuvent être assignées à chaque canal de mesure pour indiquer par exemple : paramètres-S, puissance de sortie, con-sommation ou coefficient de stabilité dans les conditions respectives de fonc-tionnement.

Concept d’utilisation claire pour un travail confortable en laboratoire

Des tâches de mesure complexes en analyse de réseau et plus particulière-ment les applications multiports, exigent une utilisation intuitive et claire. Avec le R&S ® ZVB, il devient facile de réaliser les mesures les plus exigeantes malgré un grand nombre de ports, diagrammes, traces et paramètres de mesure ainsi qu’une multitude de fonctions. Des utili-sateurs non formés ou occasionnels pro-fitent particulièrement de ce concept intelligent et les professionnels de l’ana-lyse de réseau apprécieront l’interface utilisateur perfectionnée et intuitive de l’analyseur.

Outre le principe, largement éprouvé, de commande par touches de fonctions fixes (hardkey) et configurables (soft-key), le R&S ® ZVB offre une utilisation proche de Windows ®, l’opération étant basée sur des menus déroulants. Le con-cept des commandes par souris et par touches de fonctions fixes et configura-bles de ces menus possède des structu-res identiques, permettant à l’utilisateur de retrouver les mêmes fonctions aux mêmes positions (fig. 2).

L’administration des ports de mesure et de la multiplicité des traces et des para-mètres de mesure s’effectue de façon

Fig. 3Menus contex-

tuels s’ouvrant par simple clique avec la touche droite de

la souris.

Fig. 4Plusieurs régla-ges du R&S ® ZVB (« setups »), inter-commutables avec une extrême rapi-dité, peuvent être chargés dans la mémoire de travail.

Fig. 2Structures identiques pour l’utilisation avec touches ou souris.

Actualités de Rohde & Schwarz No 183 (2004/ III)

12

Fig. 5 Groupe de touches « Support » – aide précieuse pour mesures complexes.

Fig. 8Exemple pour composants symétriques.

+

Fig. 9 Signaux en mode commun générés par conversion de modes.

Fig. 7 Kit de calibrage (version 4 ports) permet-tant de calibrer automatiquement en 20 secondes le R&S ® ZVB sur l’ensemble des ports.

Objetsous test

Port 1 Port 2

Réponseen modecommun

Réponseen mode

différentiel

Port 1

Port 2

Port 1

Port 2

Port 1 Port 2

Stimuli en modedifférentiel

Sdd 11

Sdd 21

Scd 11

Scd 21

Sdd 12

Sdd 22

Scd 12

Scd 22

Port 1 Port 2

Stimuli en modecommun

Sdc 11

Sdc 21

Scc 11

Scc 21

Sdc 12

Sdc 22

Scc 12

Scc 22

Fig. 10Matrice avec 16 Mixed-Mode-S-Parameters

d’un quadripôle symétrique.Résumé des caractéristiques du R&S ® ZVBGamme de fréquence 300 kHz à 4 GHz (R&S ® ZVB4) 300 kHz à 8 GHz (R&S ® ZVB8)Nombre de ports de mesure 2 ou 4Dynamique à 10 Hz >123 dB à 4 GHzLargeurs de bande 1 Hz à 500 kHzNombre de points de mesure 20001 par traceTemps de mesure pour 201 points et500 kHz bande passante FI <8 msNiveau de sortie 13 dBm, typ. 16 dBm de 50 MHz à 4 GHzParamètres d’affichage (exemples) Paramètres-S, Mixed-Mode-S-Parameter, impédance, admittance, paramètres Y et Z, stabilité, PAE,

puissance

Fig. 6Editeur mathématique permettant

de relier des traces de mesure à des fonctions mathématiques

complexes.44246

Actualités de Rohde & Schwarz No 183 (2004/ III)

INSTRUMENTATION GENERALE Analyseurs de réseau

13

conviviale en mode dialogue. Grâce au confort d’utilisation apporté par les assistants, le R&S ® ZVB facilite les dérou-lements de contrôle complexes, comme le calibrage ou les mesures sur des com-posants symétriques.

Contrairement à beaucoup d’autres ana-lyseurs de réseau du marché, la con-ception de l’affichage, la disposition des traces de mesure et leur attribu-tion à certains canaux et diagrammes de mesure sont librement et rapidement configurables sans avoir à passer par de nombreux menus.

Les utilisateurs qui préfèrent la com-mande par souris trouvent rapidement toutes les fonctions nécessaires, sans avoir à connaître de façon détaillée la structure des menus de touches fixes et configurables. En cliquant sur un élé-ment d’écran avec la touche droite de la souris, le menu contextuel corres-pondant s’ouvre (fig. 3). Afin de conser-ver une bonne visibilité des nombreux canaux de mesure et marqueurs, des noms individuels peuvent leur être attri-bués.

Des réglages différents (« setups ») peu-vent être enregistrés sous forme de fichiers sur le disque dur et au besoin, être rechargés dans la mémoire de tra-vail (fig. 4). Lors de l’utilisation manuelle, il suffit alors de choisir avec la souris entre les différentes fenêtres « Setup ». En cas de commande à distance, le « Setup-Swapping » réduit considérable-ment le temps de commutation entre les différents réglages. En effet, un réglage complet de l’appareil est disponible en 10 ms pour les mesures, les données – calibrage compris – étant déjà dans la mémoire centrale. Ceci représente un gain de temps considérable par rapport au procédé de lecture sur disque dur qui pouvait durer auparavant jusqu’à une seconde.

Pour des fonctions supplémentaires telles que l’aide en ligne, les informa-tions sur le matériel ou les réglages de mesure actuels, le groupe de tou-ches distinct « SUPPORT » est disponi-ble (fig. 5). L’aide en ligne contextuelle étant incluse dans la mise à jour logiciel correspond toujours à la dernière ver-sion. La possibilité d’annuler plusieurs opérations à l’aide de la touche « UNDO » est absolument nouvelle. Cela est éga-lement valable pour les « presets ». Des reconfigurations fastidieuses de réglage d’appareil après une erreur d’opération sont ainsi révolues.

Le R&S ® ZVB dispose de vastes possibili-tés de lecture et d’écriture des données de mesure, de traitement et de liaison avec d’autres données de traces. Il offre en outre différents formats pour l’expor-tation des données de mesure : MatLab ® ou des fichiers compatibles avec Simu-lations-programm Advanced Design System ADS avec l’extension *.snp ainsi que ASCII, permettant à l’analy-seur d’être compatible avec les program-mes de simulation habituels. Grâce à la possibilité d’importer les données de ces fichiers sous forme de trace dans la mémoire, les traces de mesure de l’ana-lyseur de réseau peuvent être directe-ment comparées aux données obtenues par simulation.

Un éditeur mathématique univer-sel permet en outre de réaliser pres-que toutes sortes de liens de traces de mesure avec des fonctions mathéma-tiques complexes (fig. 6). Les formules obtenues peuvent être stockées et ainsi transférées sur d’autres appareils.

Procédés de calibrage innovateurs et multiples

L’adaptateur de test inclus dans le R&S ® ZVB répond parfaitement à l’en-semble des exigences en matière de pro-cédures de calibrage modernes. L’ana-

lyseur offre un large éventail de métho-des innovatrices se distinguant particu-lièrement par un minimum d’interven-tion, une précision de mesure élevée et une parfaite aptitude au calibrage de l’adaptateur de mesure. Le maximum de confort et de vitesse lors du calibrage est cependant atteint avec le kit de cali-brage proposé en différentes versions concernant notamment le nombre de ports et le type de connecteurs (fig. 7). Ce kit est prêt à fonctionner après con-nexion de l’interface USB et 20 secon-des suffisent alors pour que l’analyseur de réseau soit calibré automatiquement. Cette méthode apporte par rapport à un calibrage manuel traditionnel un gain de temps et une réduction des risques d’er-reurs de manipulation considérables, en particulier lorsqu’un calibrage complet à 4 ports est nécessaire, par exemple pour les mesures de 2-ports symétriques.

Facilité de mesure des composants symétriques

Le R&S ® ZVB dispose de caractéristiques particulières pour mesurer des compo-sants symétriques ou différentiels. Des composants symétriques comme des amplificateurs, des filtres ou des sys-tèmes de bus de données sont de plus en plus utilisés dans la radiotéléphonie mobile et dans l’industrie d’équipements informatiques. On compte parmi leurs avantages une plus grande immunité aux signaux parasites rayonnés et une plus faible émission de signaux parasi-tes, ce qui permet d’atteindre une den-sité d’intégration plus élevée.

Les composants « balanced » (deux portes symétriques) et les « single ended » (une porte symétrique et une porte asymétrique) sont les plus répan-dus (fig. 8). L’entrée des composants symétriques est stimulée avec deux signaux de même amplitude, décalés de 180° en phase (au lieu d’un signal avec référence par rapport à la masse) ; ce

Actualités de Rohde & Schwarz No 183 (2004/ III)

14

mode d’exploitation est qualifié de mode différentiel. Un quadripôle idéal à deux portes symétriques, stimulé à l’entrée avec un signal ou une onde en mode dif-férentiel, ne produit à ses entrés/sor-ties que des ondes incidentes et réflé-chies en mode différentiel. En pratique, un objet de mesure génère toutefois des ondes en mode-commun produites par conversion des modes. Ces ondes présentent, sur un port, des amplitu-des identiques sans décalage de phase (fig. 9).

Le comportement de transfert de tels composants symétriques est décrit par les « Mixed-Mode-S-Parameter » : un quadripôle symétrique par exemple peut être caractérisé par 16 de ces paramè-tres. La matrice de la figure 10 se com-pose de quatre quadrants indiquant res-pectivement les différents modes d’ex-ploitation. L’indice des paramètres-S décrit le mode d’onde correspondant. Ainsi par exemple le Sdd21 caractérise le rapport entre l’onde mode différentiel transmis au port 2 et l’onde mode dif-férentiel du port 1. Le premier quadrant décrit en général le cas d’exploitation choisi du quadripôle symétrique.

Les deuxième et troisième quadrants caractérisent la conversion de mode de l’objet sous test, lors de laquelle celui-ci convertit les ondes mode différen-tiel en ondes mode commun et récipro-quement, c’est-à-dire qu’ils décrivent en général le comportement indésirable. Le quatrième quadrant montre le comporte-ment de l’objet de mesure alimenté par des signaux en mode commun concer-nant la réflexion ou la transmission de ces signaux.

Etant donné que les analyseurs de réseau sont équipés de ports asymétri-ques, des signaux en mode commun ou en mode différentiel ne peuvent être ni injectés dans les objets sous test, ni mesurés directement. Pour caractériser des composants symétriques, on utili-

Fig. 11 L’assistant « paramètres-S » (extrait) guide l’utilisateur dans ses tâches de mesure complexes.

Fig. 12 Mixed-Mode-S-Parameter d’un filtre diplexeur.

Fig. 13Diaphonie NEXT et à conversion de modes entre deux paires de conduc-teurs.

Actualités de Rohde & Schwarz No 183 (2004/ III)

INSTRUMENTATION GENERALE Analyseurs de réseau

15

sait dans le passé des baluns (balanced-unbalanced Transformer) afin de pou-voir générer et analyser les signaux en mode commun avec un analyseur asy-métrique. Cette méthode de mesure est toutefois inadéquate pour des fréquen-ces plus élevées, puisque ni baluns en qualité requise ni étalons de calibrage ne sont disponibles. Une autre approche est donc utilisée : au lieu d’analyser le quadripôle symétrique avec des signaux symétriques à l’aide de baluns, le qua-dripôle symétrique est mesuré comme un « 4-ports » asymétrique avec un analy-seurs de réseau « 4-ports » (asymétrique). Les paramètres-S asymétriques peuvent être calculés à partir des « Mixed-Mode-S-Parameter ». Deux ports physiques de l’analyseur de réseau forment chacun un port symétrique logique.

Pour guider l’utilisateur dans cette tâche de mesure très complexe, le R&S ® ZVB est équipé d’un assistant « paramètres-S » qui le conduit pas à pas dans les réglages et lui propose le cas échéant un calibrage adéquat (fig. 11). Par exemple, l’affichage complet de l’en-semble des 16 « Mixed-Mode-S-Para-meter » peut ainsi être configuré sans erreurs en moins de 30 secondes.

Exemples de mesure avec le R&S ® ZVB

Mesures sur filtres à ondes de surface (FOS)Des réseaux d’adaptation transforment l’impédance des composants symé-triques – par exemple des FOS haute-impédance – en impédances plus basses du circuit. Des utilisateurs et fabricants des FOS s’intéressent donc au comportement de ces composants avec un réseau d’adaptation correspondant. Grâce aux réseaux d’adaptation virtuels (par pure voie de calcul) du R&S ® ZVB, la construction fastidieuse de ces réseaux physiques peut être évitée. Lors de ces mesures, l’analyseur encastre virtuelle-

ment le FOS dans le circuit d’adaptation idéal souhaité. Il prend aussi en consi-dération les différentes impédances des modes différentiel et commun (fig. 12).

Mesures sur câbles symétriquesCompte tenu que les applications de câbles symétriques vont jusqu’à la gamme des GHz, leur mesure n’est pos-sible qu’à l’aide de baluns virtuels. Hormis les paramètres de transmission et de réflexion, la connaissance de la diaphonie et de la conversion de mode entre deux paires de conducteurs dif-férents est également nécessaire. La diaphonie mode commun mesurée à l’extrémité de deux paires de conduc-teurs est appelée NEXT (Near-end Cross-talk) ; la diaphonie mode commun entre deux paires de conducteurs mesurée aux extrémités opposées s’appelle FEXT (far-end crosstalk). Ces paramètres peuvent être rapidement et simplement détermi-nés avec le R&S ® ZVB équipé de quatre ports (fig. 13).

Mesures sur amplificateursLe R&S ® ZVB offre une multitude de fonctions pour les mesures sur amplifica-teurs : en plus des paramètres-S, il déter-mine la puissance de sortie, les facteurs de stabilité, la puissance absorbée, le PAE (Power Added Efficiency, quotient entre puissance générée et puissance DC consommée) ainsi que les impédan-ces et paramètres-Z, en fonction de la fréquence ou du niveau. La puissance de sortie élevée de 16 dBm typique et la grande plage de balayage de niveau de plus de 50 dB permettent de réaliser de manière rapide et sans usure (sans commutation d’atténuateurs mécani-ques) des mesures d’amplificateurs dans des conditions de charge différentes. La mesure de la PAE nécessite aussi la con-naissance – en dehors de la puissance d’entrée et de sortie – des tensions et courants DC qui sont mesurés par deux entrées DC du R&S ® ZVB. Une de ces entrées DC accepte une gamme de ten-sion de ±10 V pour mesurer la tension

tandis que l’autre mesure une gamme de tension de ±1 V avec une résolution dix fois plus élevée, visant à mesurer des faibles tensions chutant sur une résis-tance de mesure de courant (shunt). Les facteurs de proportionnalité nécessaires pour les différents montages de mesure peuvent être entrés en dialogue.

Le R&S ® ZVB disposant d’un nombre de canaux et de traces de mesure quasi-illimité et en conséquence, d’un grand nombre de réglages de mesure diffé-rents, tous les paramètres souhaités peuvent être représentés et ajustés si nécessaire en fonction de la fréquence et du niveau et ce, en temps quasi-réel.

Thilo Bednorz

Autres informations, fiche technique et brochure

sous www.rohde-schwarz.com (Mot-clé ZVB)

Vector Network Analyzers ¸ZVBSpecifications

Multiport measurements Balanced measurements,mixed-mode S parameters

Separate generator for each test port Parallel measurements Calibration techniques:– TOSM, TRL/LRL, TOM, TRM, TNA– Multiport calibration techniques– Model-adaptable standards

Vector Network Analyzers ¸ZVB

Frequency ranges up to 4 GHz and 8 GHz, with two or four test ports

Extremely fast measurement times with simultaneous data transfer

Dynamic range >123 dB IF bandwidths 1 Hz to 500 kHz Level sweep range 50 dB Up to 20 001 points per trace Unlimited number of independent channels and traces

Parallel loading of setups(preloading, setup swap)

Operation via front-panel keys or mouse and keyboard

Online help Measurement wizard Optimization of production sequences

Fiche technique R&S ® ZVB

Brochure R&S ® ZVB

Actualités de Rohde & Schwarz No 183 (2004/ III)