Wektorowe analizatory sieci cieszą się coraz większym zainteresowaniem inżynierów specjalizujących się w pomiarach radiowych. Ze względu na zasadę działania stają się wręcz niezastąpione w badaniach parametrów urządzeń i komponentów zarówno pasywnych, jak i aktywnych, a więc wszelkiego rodzaju sprzęgaczy, tłumików, konektorów, anten, kabli, wzmacniaczy itp.

Na świecie nie ma zbyt wielu producentów wytwarzających tak zaawansowane technologicznie urządzenia, jakimi są wektorowe analizatory sieci. Opracowanie takiego przyrządu wymaga ogromnych nakładów finansowych, a także wielu badań prowadzonych w kosztownych laboratoriach przez najbardziej doświadczonych inżynierów. Jedną z większych barier jest technologia, którą wytwórcy nie dzielą się chętnie, czemu zresztą trudno się dziwić, zważywszy że jest opracowywana przez lata. Pewnym wyjątkiem jest przekazywanie wiedzy między firmami na skutek przekształceń własnościowych lub zmiany profilu działalności. Takim przykładem może być Hewlett Packard, który w latach 60. XX w. był niekwestionowanym liderem w zakresie produkcji urządzeń pomiarowych. W laboratoriach HP powstawały nowe techniki i koncepcje pomiarowe, do których niejednokrotnie opracowywano specjalną aparaturę. Na przykład już w roku 1967 opublikowano w wydawanym przez HP czasopiśmie pierwszy artykuł na temat zastosowania parametrów rozproszenia (s-parametrów) w technice pomiarów radiowych (tytuł oryginału: „S-Parameters Theory and Application”). Obecnie koncepcja ta stanowi podstawę budowania najnowocześniejszych wektorowych analizatorów sieci. Po wielu latach sukcesów odnoszonych w branży pomiarowej firma HP skoncentrowała się wyłącznie na działalności związanej z techniką komputerową. W roku 1999 z działu technik pomiarowych HP utworzono nową firmę Agilent zajmującą czołową pozycje na rynku producentów aparatury pomiarowej. Niespełna rok temu nastąpiły kolejne przekształcenia własnościowe. Powstał nowy wytwórca Keysight Technologies, który stał się spadkobiercą doświadczeń HP i Agilenta.

Charakterystyka analizatora ENA E5080A  

2- lub 4-portowy analizator sieci ENA E5080A  jest najnowszym produktem firmy Keysight Technologies. Zastosowano w nim kilka istotnych rozwiązań innowacyjnych znacznie usprawniających pracę i skracających czas pomiaru. Pierwszym, rzucającym się w oczy szczegółem jest ogromny 12,1-calowy wyświetlacz LCD z panelem dotykowym. Są na nim wyświetlane wykresy i wszystkie informacje związane z wykonywanymi pomiarami, a w razie konieczności część ekranu jest zajmowana przez wirtualne przyciski stanowiące razem z przyciskami mechanicznymi elementy interfejsu użytkownika. Pole przycisków ekranowych w każdej chwili może być wyłączone, aby nie zajmowało miejsca przeznaczonego dla wykresów. Użytkownicy preferujący wyłącznie ekran dotykowy mogą wykonać kopię przycisków mechanicznych na ekranie i korzystać tylko z nich (rys. 1).

Rys. 1. Ekranowa kopia przycisków mechanicznych analizatora ENA E5080A  

Analizator ENA E5080A  jest przyrządem 2- lub 4-portowym. Liczba możliwych konfiguracji pomiarowych jest dość duża. Aby usprawnić przygotowanie przyrządu do pomiarów producent oferuje opcję programową 790 Measurement Wizard Assistant (MWA), która jak wynika z nazwy jest zestawem instrukcji prowadzących użytkownika za rękę w trakcie konfigurowania analizatora. Wizard jest oparty na interfejsie znanym z Excela. Niezależnie od tego, w trakcie przygotowywania analizatora do pomiaru użytkownik może korzystać z komendy „Quick Start…” dostępnej pod przyciskiem Setup (rys. 2). Pozwala ona jednym przyciskiem wybrać wszystkie parametry, które będą mierzone oraz ustalić ich wstępne rozmieszczenie na ekranie. Następnie wprowadzane są wszystkie liczbowe dane związane z pomiarem (częstotliwość początkowa i końcowa, ewentualnie częstotliwość środkowa i zakres przemiatania, moc, liczba punktów, pasmo IF). Klikając na ikonę widoczną w prawym górnym rogu okien wprowadzania danych można zmieniać ich przezroczystość, co umożliwia jednoczesny podgląd wykresów wyświetlanych na ekranie (rys. 2). Analizator może być też konfigurowany tradycyjnie za pomocą komendy „Sweep Setup…”,wykorzystywanej zwykle wtedy, gdy przewidywany jest pomiar tylko jednego parametru.

Rys. 2. Okno „Quick Start…” wykorzystywane podczas konfigurowania analizatora

Wykresy parametrów rozproszenia (s-parametrów) są umieszczane w wirtualnych kanałach pomiarowych. Każdy z nich może zawierać kilka śladów. Okna z wykresami są łatwo rozmieszczane w dogodnych położeniach metodą drag-and-drop dzięki ekranowi dotykowemu (rys. 3). Ta sama technika jest wykorzystywana do tworzenia nowych kanałów i śladów. Służą do tego ikonki widoczne w lewej górnej części okna. Poszczególne kanały i ślady mogą być rozdzielane na kilka okien lub grupowane w jednym oknie w zależności od upodobań i potrzeb użytkownika. Na rys. 4 przedstawiono wyniki pomiarów parametrów s11 i s21 pewnego czwórnika. Na rys. 4a każdy parametr znajduje się w odrębnym oknie, natomiast na rys. 4b oba parametry nałożono na siebie w jednym oknie.

Rys. 3. Szybkie rozmieszczanie okien na ekranie metodą drag-and-drop

Rys. 4. Wyniki pomiarów parametrów s11 i s21 wyświetlane a) w dwóch oknach, b) w jednym oknie

Technika drag-and-drop jest również przydatna do szybkiego skalowania i przesuwania śladów na ekranie. Wykorzystywana jest do tego własność dual-touch ekranu, przy czym działa ona jedynie w osi pionowej. Zmiany skalowania poziomego mogłyby wiązać się z korektą takich parametrów jak pasmo IF i liczba punktów pomiarowych. Do rekonfiguracji ekranu może być także wykorzystywana myszka i klawiatura USB. Oprogramowanie analizatora działa bowiem jako aplikacja systemu Windows 7 uruchamianego na wbudowanym komputerze. Architektura programowa zastosowana w analizatorze ENA E5080A  jest zgodna z przyrządami serii PNA, ENA i PXI firmy Keysight Technologies, co dodatkowo ułatwia użytkownikom posługiwanie się różnymi modelami tych przyrządów. Zastosowanie Windows 7 jako systemu operacyjnego niesie również dodatkowe korzyści podczas wymiany danych między różnymi stanowiskami pomiarowymi (połączenie przez sieć LAN, Internet, zapisywanie danych w pamięci USB i na dysku itp.). Dzięki zastosowaniu mocnego wielordzeniowego procesora i dysku SSD czas osiągnięcia gotowości do pracy po włączeniu zasilania jest akceptowalnie krótki.