罗德与施瓦茨分析仪产品的主要优势

 罗德与施瓦茨分析仪产品的主要优势

罗德与施瓦茨(Rohde & Schwarz,下文中简称 R&S)公司由Lothar Rohde博士和Hermann Schwarz博士在德国慕尼黑的一间公寓内创立,至今已超过90年的历史。上个世纪 20 年代末期,同为物理系学生的 Lothar Rohde 和 Hermann Schwarz 对高频工程兴致盎然,而这在当时还是一个未知的领域。他们开始投入其中,并在 1932 年根据和 Hermsdorf-Schomburg-Isolatoren-Gesellschaft (Hescho) 签订的合同研发出了干涉式波长计。在这个巨大成功的鼓舞下,这两名年轻人建立了物理技术开发实验室 (PTE)。他们在慕尼黑的 Thierschstraße 租了一间公寓,这里成为R&S公司的第一个注册办公室。

自成立之后,PTE 在几年间陆续研发了诸多仪器,是R&S公司历史和技术发展史上的里程碑。1938 年,R&S研发的第一个便携式石英钟成功上市(图1),并在1950年代推出了全球首款矢量网络分析仪(图2)。

图1. R&S研发的第一个便携式石英钟

图2. R&S 1950年代推出了全球首款矢量网络分析仪

如今,罗德与施瓦茨公司在电子测量仪器、广播设备、安全通信、无线监测以及网络安全等多个业务领域,提供世界顶尖的解决方案。特别是在电子测量设备市场中,在欧洲市场占有率排名第一,全球市场占有率排名第二,全球拥有约一万名员工。为了确保在高科技企业中保持技术优势,R&S每年会将销售额的20%-25%投入到研发中,通过各种解决方案支持从事尖端技术的工程师们。

杀手锏·罗德与施瓦茨的核心竞争力在于无线通信技术

在第二次世界大战期间,德国U型潜艇上搭载的无线电设备就采用了罗德与施瓦茨的产品。如今,欧洲的主力战斗机“台风”战机也采用了罗德与施瓦茨的软件定义无线电(SDR)产品。通过这些产品,R&S始终在无线通信技术方面保持领先。

罗德与施瓦茨不仅在无线通信标准制定的早期阶段就参与了标准化组织,为通信方式提供建议,还提出了具体的评估方法。从模拟无线通信到数字无线通信的过渡,以及为了满足移动终端对互联网连接的需求,开发了高速、宽带且低延迟的无线通信技术。

无线通信5G标准分为多个版本(Release),每个版本都涵盖了一系列技术特性和规范,如无线接口、核心网架构、服务质量等。罗德与施瓦茨作为3GPP的重要参与者之一,深度参与了多个5G标准版本的制定。

在不断发展的5G网络中,利用频率范围FR 1(0.41至7.125 GHz)和FR 2(24.25至71 GHz)一直是关键。随着5G-Advanced和6 G时代的到来,全球监管和行业联盟正在讨论第三个频率范围。FR 3也被称为上中频带,跨越7.125至24.25 GHz,将为移动的通信技术开辟新的前沿。

为了应对这些技术的需求,罗德与施瓦茨开发了先进的测试与测量设备,如R&S CMX500 5G无线通信测试平台,这些设备不仅支持5G NR(New Radio)技术,还覆盖了2G到4G的移动通信标准。这些测试工具在5G标准的制定和验证过程中起到了至关重要的作用,确保了新技术的性能和兼容性。

罗德与施瓦茨在射频性能、协议栈测试、网络仿真等领域具有深厚的技术积累。该公司通过参与3GPP的工作组,积极推动了5G射频前端、网络协议、频谱利用和空口性能等方面的技术规范。这些技术规范对于确保全球5G设备和网络的互操作性至关重要。

信号与频谱分析仪

罗德与施瓦茨信号与频谱分析仪产品组合种类丰富,包括成本低、功能强的 1 GHz 分析仪,各类手持式和中端型号,以及功能齐全的 85 GHz 频谱分析仪。罗德与施瓦茨频谱分析仪均由内部射频专家设计,具有卓越的信号完整性、一流价值和出色的可靠性。

旗舰·R&S FSW 信号与频谱分析仪

R&S FSW 高性能信号与频谱分析仪作为旗舰级产品重新定义了精度,在日常工作中提供出色的分析结果。这款功能强大的分析仪具备一流的相位噪声性能,能够提供可靠的测量结果,非常适合从复杂的通信系统到射频器件的广泛应用。 无论是开发高性能雷达还是表征宽带器件,FSW 都能提供优越的内部分析带宽和准确度,树立了信号分析的标杆。

R&S FSW 信号与频谱分析仪

R&S FSW 的分析带宽高达 8.3 GHz,可以测量新  5G  新空口标准或汽车电子和脉冲雷达等应用中的宽带调制信号或频率捷变信号。 800 MHz  实时分析带宽便于用户监测大范围频谱和触发短时信号。 R&S FSW 可以同时测量多个标准。用户可以快速、简单地检测并消除因信号间相互作用而产生的错误。 R&S FSW 采用多点触控显示屏和简明的菜单结构,操作十分简单。多种测量结果可以同时显示在 12.1″ 大屏幕上的不同窗口中,非常便于轻松说明结果。

FSW系列信号与频谱分析仪是罗德与施瓦茨最先进的频谱分析仪产品之一,专为高端应用场景设计。以下是FSW系列的主要性能特点:

  • 频率范围介于  2 Hz  至  90 GHz(使用罗德与施瓦茨的外部谐波混频器时最高可达  500 GHz)

  • 低相位噪声,在  10 kHz  偏置时为  –140 dBc  (1 Hz), 在  100 kHz  偏置时为  –143 dBc(1 GHz  载波)

  • 60 dBc 无杂散动态范围,2 GHz 内部分析带宽

  • 最高 8.3 GHz 内部分析带宽

  • 800 MHz 实时分析带宽,每秒 240 万次 FFT 运算, 0.46 µs 截获概率 (POI),500 MHz I/Q 数据流接口

  • SCPI 记录器简化代码生成

  • 新型扁平化 Windows 10 设计和多点触控手势支持

  • 可并行运行和显示多个测量应用

中档型号

R&S FSVA 3000 信号与频谱分析仪

R&S FSVA3000信号与频谱分析仪的分析带宽高达 1  GHz,10 kHz偏移条件下相位噪声小于–127 dBc (1 Hz),并具有高动态范围,适用于5G  NR测量等高要求测量应用。分析仪测量速度快,并采用高级操作理念,非常适合实验室和生产应用中具有挑战性的信号分析任务。

R&S FSVA3000提供至今为止高端仪器才具备的优异性能。分析仪适用于分析频率捷变信号和宽带信号(例如功率放大器的线性化应用)。仪器支持所有现代蜂窝和无线标准,并提供满足5G  NR要求的频率范围和带宽选件。

R&S FSVA3000兼具出色的测量速度和优越的射频性能。分析仪支持高效的蜂窝基站和组件生产,并且非常适用于开发和验证实验室。 R&S FSVA3000提供功能和向导,能够快速简单地配置复杂的测量。用户可以通过触摸屏设置射频参数,操作与智能手机一样简单。自动设置功能可以自动设置频率、电平和门控等关键参数。SCPI记录器将手动操作转为远程控制命令脚本,显著加快了编写脚本程序的速度。基于事件的动作机制可以捕获并记录罕见事件,为用户调试被测设备提供支持。

FSVA 3000 主要特点:

  • 频率范围介于10 Hz至4 GHz/7.5 GHz/ 13.6 GHz/30 GHz/44  GHz/50  GHz/54  GHz  

  • 使用罗德与施瓦茨的外部谐波混频器可将频率范围扩展至最高325 GHz

  • 使用罗德与施瓦茨的外部前端可将频率范围扩展至最高50  GHz以进行高性能信号分析

  • 分析带宽高达1 GHz

  • 10  kHz偏移(1  GHz)时的SSB相位噪声: <  –127  dBc  (1 Hz)

  • 1 GHz时的三阶截止点(TOI):+20  dBm(典型值)

  • 1 GHz时的DANL:–153  dBm

  • 1 GHz时打开可选前置放大器的DANL:–167  dBm

  • 支持基于云的测试

  • 10  Gbit/s  LAN接口(选件)

  • 用户界面支持多点触控显示屏、SCPI记录器和基于 事件的操作机制

  • 测量应用涵盖模拟和数字信号分析,包括5G  NR

FSV 3000 信号与频谱分析仪

R&S FSV3000信号与频谱分析仪在即时设置和执行复杂测量方面具有显著优势,可以一键进行测量,并通过基于事件的动作捕获罕见事件,以及使用SCPI记录器编写简单的脚本程序。分析仪还具有出色的测量速度,尤其适用于高吞吐量的自动化生产应用。

R&S FSV3000专为高速测量而设计。这个显著优势得益于快速频谱测量、高速信号解调和快速切换不同的测量模式,在生产环境中尤为有益。 R&S FSV3000提供分析带宽高达200  MHz的数字调制分析功能,适用于5G  NR等蜂窝和无线标准。

FSV 3000 主要特点:

  • 频率范围介于10 Hz至 GHz/7.5 GHz/13.6 GHz/30 GHz/44 GHz/50 GHz

  • 使用罗德与施瓦茨的外部谐波混频器可将频率范围扩展至最高325 GHz

  • 使用罗德与施瓦茨的外部前端可将频率范围扩展至最高50  GHz以进行最佳性能信号分析

  • 分析带宽高达200 MHz

  • 10  kHz偏移(1  GHz)时的SSB相位噪声: <  –114  dBc  (1  Hz)

  • 1 GHz时的三阶截止点(TOI):+18  dBm(典型值)

  • 1 GHz时的DANL:–151  dBm

  • 1 GHz时打开可选前置放大器的DANL:–165 dBm

  • 支持基于云的测试

  • 10  Gbit/s  LAN接口(选件)

  • 用户界面支持多点触控显示屏、SCPI记录仪和基于事件的动作机制  

  • 测量应用涵盖模拟和数字信号分析,包括5G  NR

专为生产线设计的型号

在生产线上,关键需求是极高的吞吐量和节省空间。此外,在需要留出足够产品规格裕量的测试中,也要求与高端型号相同水平的测量性能。为满足这些需求,罗德与施瓦茨推出了FPS信号频谱分析仪,其吞吐量相比同类产品提升了约5倍。具体来说,FPS通过引入高速合成器来提升扫描速度,并提供了专为生产测试设计的测量命令(例如,可以通过一个命令设置最多300个不同的频率),从而提高了整个系统的吞吐量。

在测量性能方面,FPS覆盖了最高40 GHz的频率范围,并具备160 MHz的分析带宽,能够满足最新数字无线通信的分析需求。

FPS机身高度仅为10.7厘米,且采用了在机箱前面板内嵌显示屏的设计,便于轻松集成到机架系统中,从而大大节省空间。

适用于基站安装和维护的手持型号

为了提供稳定的无线通信服务,移动通信运营商需要定期进行基站的安装和维护。对此,要求设备不仅具备基站发射信号的分析功能,还需小巧轻便,适合在山区等偏远地区高效地进行基站维护。此外,设备还应支持电池长时间使用,并具备多功能集成的特点。

紧凑型手持频谱分析仪FSH正是为满足这些需求而设计的。该型号配备了重量为3公斤的机身和电池,能够连续使用4.5小时,覆盖3.6 GHz到20 GHz的频率范围。它还具备对当前主流的LTE(FDD/TDD)基站的发射信号进行解析的功能。

此外,FSH通过安装不同的选件,还可以作为功率计、天线和电缆分析仪,或者双端口矢量网络分析仪使用。这一设计为现场服务人员以及基站安装和维护部门提供了所需的各种功能,使其成为基站安装和维护的理想选择。

入门级频谱分析仪

虽然许多人认为罗德与施瓦茨的产品通常是高性能和高价格的代名词,但近年来其也在加大对入门级产品的投入。2017年3月推出的新产品FPC频谱分析仪就是针对教育机构的入门级产品。这款入门级的产品,官网标价为1,830欧,老wu觉得还是“非常具有性价比”的🙂。

 

FPC系列产品的一个显著特点是,所有选项的增加,包括频率范围的扩展,都可以通过许可证实现。传统上,频率扩展等硬件更改需要在服务中心进行改装和重新校准,但FPC在扩展频率后无需重新校准。这是因为在生产阶段,设备的内存中已经预先输入了扩展后各频率的校准数据。因此,用户可以在不影响设备使用的情况下轻松进行频率扩展。

FPC系列配备了10.1英寸的电容式触摸屏,提供了类似智能手机的用户体验,如缩放等功能。这使得在频谱监控中非常方便。用户可以用手指触摸感兴趣的频谱,将其移动到屏幕中央并放大,所有这些操作都可以通过简单的手指动作完成,从而不会错过任何想要观察的信号。

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网络分析仪

许多人可能不知道,罗德与施瓦茨是全球首家推出矢量网络分析仪的公司。虽然现在各大厂商都推出了类似产品,但罗德与施瓦茨始终引领着技术潮流,发布了内置多个信号源的型号,以及能够在110 GHz频率范围内进行单次扫描测量的型号。

网络分析仪主要用于评估电子元件的测量设备。因此,与无线技术的演变相比,它的发展更多是为了高效且高精度地评估那些为提升基站和移动终端性能而开发的高性能电子元件。具体而言,网络分析仪的发展体现在其多功能化和多端口化的趋势上,这些都是其进化的重要代表。

旗舰·R&S ZNA 矢量网络分析仪

R&S ZNA具备一流的稳定性、低迹线噪声和出色的原始参数, 非常适用于高精度研发和生产应用,例如航空航天和国防以及卫星领域的组件和模块开发与生产。

R&S ZNA内置四个相位相参的信号源,可以独立控制每个端口的信号频率,还可以进行混频器相位测量。它提供两个内部本振(LO)信号源、真正的多通道接收机架构、脉冲发生器和调制器、内部合路器、可选的参考信号接入点、前置放大器以及完善的触发和同步功能。这些硬件功能使R&S ZNA成为适用用户可以通过两个独立的触摸屏操作R&S ZNA 于有源和无源设备特性测量的紧凑型通用测试系统。它甚至可以在无需外部信号源的情形下执行混频器和接收机互调测量,从而尽可能缩短测试时间并简化测试配置。借助相位相参数字信号源和接收机,执行混频器相位测量时无需使用参考混频器,并且测试装置连接与非变频S参数测量一样简单。

分析仪采用以被测设备为中心的操作概念,能够以优越速度实现所需设置。专用对话框显示设置流程图和所有重要的测试参数,便于用户一目了然地控制复杂的测量任务。

高端·R&S ZVA矢量网络分析仪

R&S ZVA系列矢量网络分析仪是罗德与施瓦茨专为高性能网络分析设计的产品。它们覆盖了广泛的频率范围,从10 MHz到110 GHz,甚至可以通过扩展选件实现更高频率的测试需求。ZVA系列具有多端口、多路径和高动态范围等特点,能够满足复杂网络的精确测量需求。

主要特点与优势

宽广的频率范围与高动态范围

R&S ZVA系列支持从10 MHz到110 GHz的宽广频率范围,涵盖了从射频(RF)到毫米波的各种应用。其动态范围可高达150 dB,这使得它在进行微小信号和高衰减器件测量时,能够提供精确的结果。此外,它的低相位噪声设计有助于确保信号的纯净度,从而提高测量的准确性。

出色的测量精度与稳定性

R&S ZVA系列配备了先进的校准和校正技术,确保测量结果的高精度。其自动校准模块(Automatic Calibration Module, ACM)和电子校准模块(Electronic Calibration, ECal)简化了复杂的校准过程,减少了因手动操作带来的误差。此外,它还具有高稳定性,能够长时间保持测量精度,对长时间的测试尤其重要。

灵活的配置与模块化设计

ZVA系列具有多端口配置,最多可支持24个端口的测量,这为多端口设备的测试带来了极大的便利。其模块化设计允许用户根据需求灵活配置不同的测试模块,满足不同的测量需求。同时,ZVA系列的扩展能力使其能够通过外接模块轻松升级至更高频率,保持与未来技术发展的兼容性。

高效的数据处理能力

R&S ZVA系列配备了强大的数据处理能力,支持快速数据采集和分析。它的多核处理器和大容量存储器使得复杂测试的实时分析成为可能。此外,其直观的用户界面和丰富的软件工具使得数据处理更加高效,用户可以轻松生成测量报告和进行数据导出。

多端口设备的评估

什么是多端口设备?

多端口设备的典型例子包括前端模块(FEM)和其中使用的平衡滤波器。平衡滤波器因其较低的电磁干扰(EMI)和比传统同轴设备更强的抗噪声能力,已广泛应用于手机等设备中。此外,支持国际漫游功能的智能手机为了适应不同国家的通信标准,通常需要支持多个频段。当考虑到GPS、Bluetooth或无线LAN等无线通信应用时,前端模块中可能包含超过20个端口的产品也并不少见。

传统评估方法的挑战

由于网络分析仪的端口通常是同轴配置,评估平衡滤波器时需要使用巴伦(Balun)。然而,巴伦本身的频率范围通常仅在1 GHz左右,且由于巴伦的加入会增加测量系统的误差因素,因此准确评估设备特性变得更加困难。

四端口解决方案·R&S ZVB 矢量网络分析仪

为了解决这些问题,四端口网络分析仪应运而生。ZVB矢量网络分析仪的四端口型号允许用户将每个测试端口设置为单端口或平衡端口。测量的S参数可以通过模式转换计算,得出混合模式S参数。这一功能使得可以在测试端口的前端进行校准,从而实现对平衡设备的精确测量。

通过使用四端口网络分析仪,工程师们能够更准确地评估多端口设备的性能,尤其是在涉及复杂平衡滤波器的情况下,确保测试结果的可靠性和精确性。

多端口网络分析仪

为了评估包括超过20个端口的前端模块,2014年推出了超越四端口的多端口网络分析仪。多端口网络分析仪有两种主要类型:一种是将常规网络分析仪与R&S ZN-Z8x 开关矩阵组合在一起的系统(如R&S ZNA与R&S ZN-Z86X 的组合)。

另一种是集成了多个网络分析仪于一个机箱内的ZNBT。

前者的优缺点

前者的优点是可以以较低成本构建测试系统。然而,由于在被测设备(DUT)与网络分析仪之间需要插入多个开关,不仅会导致测量速度变慢,而且在长期使用中测量精度可能会成为一个问题。

后者的优缺点

后者虽然价格较高,但能够解决多端口测试套件所带来的问题。特别是在制造产线上,在要求长期稳定且高速吞吐量的应用中,ZNBT多端口网络分析仪是一个理想的解决方案。

这种设备为复杂、多端口的前端模块提供了可靠的测试能力,特别是在高要求的工业环境中,其高性能表现能够确保生产过程中的测量稳定性和精确性。

示波器产品

罗德与施瓦茨进入示波器市场是在2010年6月。与传统的频域参数测量相比,示波器市场主要涉及时域参数的测量,因此进入这一市场是一个巨大的挑战。然而,考虑到示波器市场是测量设备市场中第二大的市场,进入这一领域对于业务扩展至关重要。此外,示波器作为基础测量工具,市场需求稳定,这也是罗德与施瓦茨决定进入这一领域的重要因素。通过将示波器产品纳入产品线,罗德与施瓦茨为客户提供了从该公司购买构建系统所需的全套产品的便利性。

R&S RTO 系列

2010年,罗德与施瓦茨推出了其首个数字示波器系列——R&S RTO。这是R&S在示波器领域的重要里程碑。R&S RTO系列示波器以其高采样率、低噪声和卓越的信号保真度迅速在市场上获得认可。这款示波器特别适用于高速数字信号的测量和分析,RTO系列不仅能够进行时间域分析,还可以通过使用FFT进行频率分析来支持EMI调试等以前的示波器难以实现的应用。

R&S RTE 系列

随着示波器市场的拓展,罗德与施瓦茨在2013年推出了R&S RTE系列示波器,这是一款专为实验室应用设计的中端示波器。R&S RTE系列兼具高性能与用户友好性,特别适合嵌入式系统的调试和验证。

R&S RTP 系列

2018年,罗德与施瓦茨发布了R&S RTP系列示波器,标志着其在高端实时示波器市场的又一次重要突破。R&S RTP系列示波器以其高带宽(4 GHz – 16 GHz)、实时去嵌和实时去卷积功能而闻名,使其非常适合于高性能、复杂系统的测试需求。

不断创新

在示波器领域,罗德与施瓦茨继续推出新型号并提升现有产品的性能。例如,R&S MXO 4 系列,凭借其极高的更新率和灵活的测量能力,为工程师们提供了更强大的测试工具。罗德与施瓦茨还将其在其他测量领域的经验融入到示波器产品中,不断推出创新功能,如多域分析、增强的信号完整性和复杂触发功能。

总结

正如前面所述,罗德与施瓦茨通过提供高性能的分析功能,不断推出最先进的测量设备,以满足客户广泛的需求。R&S的拳头产品是无线通信领域的测试测量,而且罗德与施瓦茨是全球首家推出矢量网络分析仪的公司,所以购买5G、6G、WIFI等无线通信领域的测试系统,罗德与施瓦茨是处于市场领先地位的,网络分析仪、EMI接收机以及矢量网络分析仪等产品也是核心产品,至于示波器嘛,如果你们公司确实有钱而且想走R&S全家桶,那就一起打包好了,不过示波器领域R&S算是个后来者,高端示波器老wu还是会考虑是德科技或者泰克,中端示波器的话目前国产的普源和鼎阳也是不错的选择。

以上资料老wu查阅于罗德与施瓦茨官网:https://www.rohde-schwarz.com.cn/ 并结合GPT进行了整理,如有错误欢迎在留言区指正 😉

吴川斌

吴川斌

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