Анализатор приобретался для проведения работ в "поле": требовался простой и доступный по цене анализатор спектра, имеющий ГКЧ для возможности снятия АЧХ (и измерения КСВ). Чувствительность прибора особой роли не играла, точность измерений тоже- скорее требовался индикатор ("показометр"), работающий в диапазоне частот до 6 ГГц, требовалась "мобильность".
Ранее на рынке присутствовал прибор Arinst SSA-TG R2 от отечественной компании "Крокс", доступный по цене - но новая версия (R3) прибора значительно дороже предыдущей модели и не попадает в "финансовые ворота" автора (хотя надо отдать должное - прибор получился хороший).
Китайские друзья предлагают упрощённую версию R2, работающую под управлением микропрограммы и устаревшим программным обеспечением от анализатора спектра компании "Крокс" (что-то подсказывает, что ребята из "Крокс" принимали деятельное участие в создании китайского клона - уж очень похожи схемы да конструкция, не говоря уже о прошивке, если кто в курсе - просветите. Просветили: китаец похоже просто украл разработку.... а жаль, ребята из "Крокс" хорошо поработали).
Прибор приходит в чёрной коробочке, я бы сказал "помпезной, с золотыми бранзулетками".
Внешний вид анализатора - простенький, ни какого силикона на кнопках (кнопки обычные "тактовые"), минимум индикации, корпус - металл (прямоугольный "корпусной" алюминиевый профиль), покраска и надписи ровненькие, без дефектов. Всё аккуратненько, "щелей" нет, единственный замеченный дефект - не затянутая гайка на одном из входных разъёмов.
С правой стороны разъём USB type-C для зарядки и связи с компьютером, индикатор зарядки (красное свечение - зарядка, синее - аккумулятор заряжен), кнопка включения питания (на сколько я понял, включение питания через "ключик", то есть при проблемах типа "зависания" придётся лезть внутрь и отключать аккумулятор от платы).
С левой стороны два SMA разъёма - вход анализатора спектра и выход генератора.
С обратной стороны прибора предупреждение о максимальном уровне сигнала на входе анализатора спектра +10 дБм.
Прибор предназначен для отображения спектров сигналов в диапазоне частот 35-6200 МГц.
Функция генератора позволяет измерить частотную реакцию пассивных или активных устройств (например, фильтров или усилителей). Программное обеспечение позволяет измерять КСВ и S11 при использовании моста или направленного ответвителя.
Технические характеристики:
- Резистивный сенсорный экран 3,2 дюйма.
- Диапазон наблюдаемых частот: 35 - 6200 МГц.
- Диапазон частот для проведения измерений: 35 - 4500 МГц.
- Динамический диапазон 35-3000 МГц: 75 дБ.
- Динамический диапазон 3000-4500 МГц: 70 дБ.
- Максимальная полоса обзора: 6165 МГц.
- Полоса пропускания: 200 кГц, фиксированная (есть вопрос - судя по установленным керамическим фильтрам - 280±50 кГц).
- Скорость сканирования частотного диапазона выше 100 МГц: 700 МГц/сек.
- Время обзора в полосе 100 МГц: <0,25 секунд.
- Мин. длительность обнаруживаемого сигнала при полосе сканирования 10 МГц: 20 мс.
- Отображаемый средний уровень шума до 3000 МГц: <-100 дБм.
- Отображаемый средний уровень шума до 3000 МГц - 4500 МГц: <-95 дБм.
- Отображаемый средний уровень шума 4500 МГц - 6200 МГц: <-90 дБм.
- Волновое сопротивление входа и выхода генератора: 50 Ом.
- КСВ в диапазоне рабочих частот: <1,5.
- Внутренний аттенюатор: 0-30 дБ.
- Ошибка при аттенюации, затухание до 10 дБ: 2 дБ.
- Ошибка при аттенюации, затухание от 10 до 20 дБ: 5 дБ.
- Ошибка при аттенюации, затухание от 20 до 30 дБ: 8 дБ.
- Выходная мощность генератора: -15...-25 дБм.
- Диапазон частот генератора: 35 МГц - 6200 МГц.
- Точность отображения сигнала в пределах динамического диапазона: 2,0 дБ.
- Максимальная входная мощность при затухании аттенюатора 0 дБ: + 10 дБм.
- Максимальная входная мощность при затухании аттенюатора больше 20 дБ: + 20 дБм.
- Максимальный входной измеряемый сигнал: +10дБм.
- Максимальное входное напряжение постоянного тока: 25 вольт
- Максимальное потребление тока при работе от аккумулятора: 450 мА.
- Максимальное потребление тока при работе от USB: 500 мА (при зарядке).
- Аккумулятор: 3000 мАч.
- Время работы: 4 часа.
- Время зарядки аккумулятора: ~ 2 часа.
- Диапазон рабочих температур: от 0 до 50°С.
- Габаритные размеры (Д×Ш×В): 155×81×27 мм.
- Масса: 0,4 кг.
- Подключение к ПК и зарядка: USB type-C.
- Программное обеспечение: для Windows, Linux, Android.
Комплектность поставки:
- Анализатор спектра SA6 - 1 шт.
- SMA-SMA 30 см удлинитель - 2 шт.
- USB кабель для передачи данных - 1 шт.
- Сенсорная ручка - 1 шт.
- SMA-переходник - 1 шт.
Далее временами будут фотографии с экрана прибора - не всегда хорошего качества - приношу извинения.
Начальный экран загрузки показывает принадлежность прошивки к серии Arinst SSA-U mk4.
Чуть забегая вперёд скажу - продавец сразу предупредил - не обновлять прошивку через программное обеспечение для ПК или Android. На Рисунке 7 версия текущей прошивки - 4.1.0.
На Рисунке 8 - предложение программного обеспечения обновить прошивку.
Подготовка к работе
Не буду описывать назначение кнопок и значение надписей на экране - это всё есть в "Инструкции по эксплуатации". Причём я бы посоветовал читать инструкцию к прибору от компании "Крокс", как более полную (всё равно прошивки анализаторов одинаковы). В конце статьи ссылка на архив с инструкциями от "Крокс" и инструкцией от китайских продавцов.
Программное обеспечение для Windows и Android
Анализатор спектра может работать в двух режимах - автономном и с управлением от ПК с операционной системой семейства Windows (7, 8, 8.1, 10), Linux (выполнение jar пакета) или устройства с операционной системой "Android" и наличием OTG USB.
Для нормальной работы под управлением Windows необходимо наличие старой версии Java 8 Update 101 (приложение написано на Java), с другой версией "Всё будет плохо!". Также необходимо, что бы видео подсистема поддерживала OpenGL version 2.1 и выше.
По крайней мере в моём случае установка на 64-х битной операционной системе Windows 10 (версия 10.0.19045 сборка 19045) не вызвала затруднений. Так же без проблем запускается и jar пакет.
При использовании устройства под управлением Андроид необходимо наличие OTG режима USB. Подключение по Bluetooth данная версия анализатора не поддерживает (в отличии от оригинального Arinst). Для подключения нужно использовать USB OTG кабель. Установка программного обеспечения производилось на планшет под управлением Android 7.0.
Приложение полностью работоспособно и вполне стабильно работает, как под Windows 10, так и под Android 7.0. Внешний вид, меню и функциональность одинакова в приложениях для ПК и Android устройства (за исключением некоторых моментов управления и меню в версии для Андроид).
По поводу быстродействия - самое "быстрое" сканирование при работе в автономном режиме - весь диапазон от 35 МГц до 6200 МГц (36016 точек, не очень понятно, откуда 5000 точек взялось... при полосе 200 кГц - 6165 МГц/200 кГц = 30825....) сканируется примерно за 2420 мс.
В программном обеспечении для Windows 30824 точки (6164 МГц) сканируются за 5110 мс (старенький ноутбук, совсем не "свежий", причём предполагалось, что скорость увеличится при работе на более производительной системе - к сожалению это не так, видимо это предел "быстродействия" данного ПО для Windows и анализатора спектра). На планшете под управлением Android точно такие же цифры по времени сканирования. 1206 МГц/сек - скорее всего максимальная скорость сканирования при внешнем управлении.
Начальная частота сканирования при использовании программного обеспечения для Windows и Android 35.7 МГц, в автономном режиме - 35 МГц. Является это ошибкой программного обеспечения - не могу сказать.
Из явных ошибок в программном обеспечении (Windows и Android) - неправильный расчёт КСВ при установке выходной мощности генератора, отличной от -15 dBm. В "встроенном" программном обеспечении всё считается корректно. Замечены "зависания" в версии для Android (пару раз за часа три работы) - не критично, исправляется переподключением в программе (есть предположение о "чувствительности" USB порта микроконтроллера к качеству USB кабеля - длина и наличие дополнительного соединения, так как с "штатным" кабелем, например, не удалось подключить анализатор спектра к системному блоку через разъёмы USB на лицевой панели, подключить удалось только к разъёмам USB, расположенным непосредственно на "материнской" плате ПК ). Есть некоторое количество "претензий" к удобству использования программного обеспечения, такие как масштабирование вертикальной шкалы (иногда не удобен масштаб наблюдения установленный в "автомате") и т.п. Есть претензии к измерениям - получаются разные данные уровня сигналов при использовании автономного режима и под управлением программного обеспечения с ПК или Android (отличие незначительное, но всё же....).
Из сторонних программных средств, работающих с анализатором спектра, есть библиотека (ссылка на github) поддержки протокола обмена для LabView 2015 (National Instruments). Так же своё программное обеспечение имеет дрон детектор "Мастерок 4", в основе которого лежит доработанный анализатор спектра SA6.
Неприятности и шум
При первом включении и измерениях вызывает вопрос наличие паразитного сигнала в диапазоне частот выше 400 МГц с периодом повторения 40 МГц и максимальным уровнем -91 дБм (Рисунок 12). Не могу сказать, что это только у моего образца - упоминание о таком неприятном факте встречается в обзорах анализатора спектра и форумах. Источник помехи - задающий генератор. Естественно, паразитных излучений с таким уровнем быть не должно. Кстати, оригинальный прибор тоже "переболел" паразитным излучением задающего генератора, разработчики даже выпустили "лекарство" - инструкцию по физическому вмешательству и устранению "болезни" (экранирование и включение индуктивности в цепь выхода задающего генератора).
Так же можно отметить низкий уровень защитного экранирования входных цепей анализатора спектра (надеюсь, в следующей части обзора подробней остановится на конструкции анализатора спектра) .
Отображаемый средний уровень шума (среднее от изменения "шумовой полки" в диапазоне частот), если "закрыть глаза" на паразитный сигнал, в диапазоне частот от 35.7 МГц до 3000 МГц около -108 дБм (Рисунок).
Отображаемый средний уровень шума в диапазоне частот от 3000 МГц до 4500 МГц около -103 дБм (Рисунок 14).
Отображаемый средний уровень шума в диапазоне частот от 4500 МГц до 6200 МГц около -94 дБм (Рисунок 15).
В общем значения уровня шума укладываются в технические характеристики, кроме верхней части частотного диапазона (выше 5820 МГц, значение выше заявленных -90 дБм), значение увеличивается до -88 дБм.
Радиолюбительские исследования с использованием анализатора спектра SA6
Далее проведём исследования анализатором спектра диапазона частот 400 МГц - 1000 МГц с использованием телевизионной антенны ДМВ диапазона. Измерения проводились на расстоянии 50 км. от телевышки г. Санкт-Петербурга.
На Рисунке 16 показаны спектры сигналов в диапазоне частот от 470 МГц до 790 МГц. Маркерами 1, 2 и 3, 4 отмечены сигналы аналогового телевизионного вещания, 22 и 31 частотный канал соответственно. Маркерами 5 и 6 - вещание в формате DVB-T2, 35 и 45 частотный канал. А вот красными стрелками отмечены сигналы, которых на самом деле нет (проверено другим анализатором спектра, имеющим поверку). Еще одна "маленькая неприятность" (не считал, что с чем вычитается-складывается для получения "фантомного" сигнала - "паразитный" сигнал тоже тут участвует в этом "шабаше").
На Рисунке 17 спектр сигнала DVB-T2 (второй мультиплекс, 45 частотный канал).
В программном обеспечении для автономного режима присутствует функция пересчёта дБм в дБмкВ относительно сопротивления 50 Ом или 75 Ом, что удобно при работе с оборудованием КТВ (Рисунок 18).
С этой же ДМВ антенны посмотрим диапазон от 410 МГц до 470 МГц (Рисунок 20).
Видны сигналы станций базовой станции в диапазоне LTE450 (band 31, downlink 463 МГц – 467,4 МГц, Рисунок 21).
На Рисунке 22 представлен спектр сигналов в диапазоне частот 775 МГц -975 МГц.
На графике видны сигналы LTE800 (band 20, downlink 791 МГц - 821 МГц, в "подсказках" программного обеспечения стоит "uplink", это ошибка) и GSM900 (band 8, downlink 925 МГц - 960 МГц). Причём в диапазоне LTE800 сервис есть у всех операторов (это в 50 км. от большого города - но если Вы отъедите еще на 100 км. от густонаселённых территорий - этого диапазона не найдёте днём с огнём, хотя именно он позиционировался в своё время как основной для покрытия малонаселённых сельских территорий.....)
Следующие исследования проводились на комнатную антенну "усы", целью было радиовещание в УКВ диапазоне, конкретно в диапазонах 87,5 МГц - 108 МГц (CCIR) и 65,9 МГц - 74 МГц (OIRT). Измерения проводились на расстоянии 50 км. от телевышки г. Санкт-Петербурга, до радиопередающего центра в Ольгино около 70 км. На Рисунке 23 показан спектр сигналов в диапазоне частот 85 МГц - 125 МГц.
Учитывая полосу в 200 кГц радиостанции вполне различимы (Рисунок 24).
В "старом" формате (OIRT) вещание производится радиопередающим центром, расположенном чуть подальше - сигнал послабее (Рисунок 25).
Следующие исследования проводились с использованием логопериодической антенны китайского производства марки HTOOL HT5.
На маркировке антенны ошибка - начало рабочего диапазона 13 МГц... наверное имели ввиду - 1300 МГц (этот факт сам за себя говорит о качестве поделки). Но тем не менее антенна работает.
На Рисунке 27 спектр сигнала LTE1800 (band 3, downlink 1805 МГц – 1880 МГц).
На следующих иллюстрациях результаты исследования сигналов сотовых операторов диапазонов UMTS2100 (band 1, downlink 2110 МГц – 2170 МГц, Рисунок 28), S-band (band 40, TDD (временное разделение) 2300 МГц – 2400 МГц, Ростелеком, Рисунок 29) плюс соседский дачный Wi-Fi, LTE2600 (FDD, band 7, downlink 2570 МГц – 2620 МГц) плюс LTE2600 (TDD, band 38, 2570 МГц – 2620 МГц, Рисунок 30).
При настройке антенн для сотовой связи удобно использовать режим "склейки" диапазонов (Рисунок 31).
Наблюдение сигналов с временным разделением каналов (TDD, FHSS и т.п.) осложнено не высоким быстродействием анализатора спектра SA6, как выход - включать "накопление" и менять полосу наблюдения.
Наличие следящего генератора позволяет снимать некоторые S параметры (S21 и S11). Измерения S11 и КСВН возможно только с применением моста для измерения КСВ (статья) или направленного ответвителя (статья). На Рисунке 32 результат измерения КСВ антенны Ховермана (статья о опыте строительства антенны) с помощью моста и направленного ответвителя.
На этой позитивной ноте завершу первую часть обзора анализатора спектра SA6.
Краткие выводы: анализатор вполне пригоден для визуального исследования спектра сигнала, анализатор имеет достаточную чувствительность. Встроенное программное обеспечение удобно, хотя и имеет некоторые проблемы. Программное обеспечение для ПК и Android вполне удобны в использовании, так же имеют недочёты. Одна из самых неприятных проблем - "метрологическая" - разное показание при измерениях на разных "платформах" (автономный, windows, android), с чем это связано - не могу сказать, есть только предположения.
Но несмотря на вышеизложенное с помощью анализатора в радиолюбительской практике удобно настраивать антенны (Рисунок 33), исследовать источники сигналов и антенно-фидерные устройства, исследовать параметры согласования, "снимать" АЧХ четырёхполюсников.
В встроенном программном обеспечении и программном обеспечении для ПК и Android достаточное количество функций измерения с помощью маркеров, наличие "подсветки" диапазонов сотовой связи и передачи данных, функция "склейки" диапазонов для наблюдения, достаточный выбор средств обработки результатов измерений (среднее, максимумы и минимумы, накопление и т.п.), учитывая невысокую стоимость, делают анализатор спектра SA6 хорошим и удобным инструментом для радиолюбительского применения.
Ссылки на используемые материалы:
- инструкции для анализатора спектра от "Крокс" и китайцев на английском (pdf, doc, ссылка на архив zip).
Спасибо за уделённое время и внимание к моему скромному труду.
Статьи о анализаторе спектра "SA-6":
"Лечение" крайне неприятной неисправности анализатора спектра "SA-6"
