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Primer sistema de prueba a nivel mundial para la homologacin de
equipos radioelctricos en las bandas de 2,4GHz y 5GHz
Osciloscopios universales: un solo instrumento para anlisis en
el dominio temporal y frecuencial, anlisis lgico y de protocolo
Transmisores compactos de media y baja potencia complementan la
nueva generacin
Sensores de potencia de Rohde&Schwarz para mxima precisin en
formato porttil. Y para visualizar los valores medidos, ahora basta
con usar un smartphone. En esta edicin tambin le presentamos el
primer sensor de CC hasta 110GHz.
Sensores de potencia USB para todo tipo de aplicaciones
TECNOLOGAS INALMBRICAS INSTRUMENTACIN RADIODIFUSIN
NOVEDADES 208/13
-
NOVEDADES
Publicada por Rohde&Schwarz GmbH&Co. KG Mhldorfstrae 15
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(alemn)Traduccin al espaol: Dept. GF-MC7Fotos: Rohde&Schwarz
Impreso en Alemania, volumen 53 Circulacin (alemn, espaol, ingls,
francs, japons) 75 000 aprox. tres veces al ao ISSN 0028-9108
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Rohde&Schwarz ms cercano. Se permite la reproduccin de
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a Rohde&Schwarz de Mnich. PD 5214.4471.77 R&S es una marca
registrada de Rohde&Schwarz GmbH&Co. KG. Nombres
comer-ciales son marcas de fbrica de sus propietarios. CDMA2000 es
un marca registrada de Telecommunications Industry Association (TIA
USA). La marca verbal Bluetooth y sus logotipos son marcas
registradas de propiedad de Bluetooth SIG, Inc. y cualquier uso de
estas marcas por Rohde&Schwarz es bajo licencia. WiMAX Forum es
una marca registrada de WiMAX Forum. WiMAX, el logotipo WiMAX
Forum, WiMAX Forum Certified, y el logotipo WiMAX Forum Certified
son marcas de fbrica de WiMAX Forum. Todas las dems marcas de
fbrica son propiedad de sus respectivos propietarios.
-
Como pionero en el campo de los sen-sores de potencia integrados
con cone-xin USB, Rohde&Schwarz ampla constantemente su gama de
produc-tos desde hace aos, y ahora presenta con su nuevo sensor de
potencia R&SNRP-Z58 la ltima novedad del mercado. Se trata del
primer sensor con un rango ininterrumpido de frecuencias desde CC
hasta 110GHz, con el cual se abren las puertas al mundo de las
apli-caciones de ondas milimtricas (a partir de la pgina 22).
Los sensores de potencia USB de Rohde&Schwarz incorporan
todo lo que se necesita para trabajar con rapi-dez y precisin, y no
requieren una uni-dad base. El artculo informativo a partir de la
pgina26 expone por qu son siempre la mejor eleccin.
Mientras que hasta ahora el PC era el medio habitual para
visualizar los resul-tados, en adelante tambin podr uti-lizarse una
tableta o un telfono mvil. Esto es posible gracias a la aplicacin
Power Viewer Mobile para equipos Android, que puede descargarse
gratui-tamente de Google play.
Portada
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4
Sistemas de pruebaW R&STS8997Primicia mundial: sistema de
prueba para homologacin de equipos radioelctricos en la banda de
2,4GHz y 5GHz ...................................6
W Sistemas de prueba para LBSServicios de localizacin con GPS,
GLONASS, Galileo y OTDOA ............. 10
Generacin y anlisis de seal W R&SFSWR&SFSW mide
conexiones de microondas en banda E ..................... 13
W R&SSMBV100A / R&SFSVInstrumentos de gama media para
medir ahora segn WLAN IEEE802.11ac ....................... 16
W Generadores de seal Seales NFC normalizadas y definibles hasta
el ltimo detalle con solo pulsar un botn
............................................ 18
TECNOLOGAS INALMBRICAS INSTRUMENTACIN
Medidores de potenciaW R&SNRP-Z58Sensor de potencia con
conector coaxial de 1mm mide ininterrumpida-mente desde CC hasta
110GHz........ 22
W Sensores de potencia USBLa mejor opcin: sensores de potencia
USB de Rohde&Schwarz .................. 26
OsciloscopiosW R&SRTM2000
El nuevo R&SRTM2000: encender, medir, listo
........................ 30
W R&SRTOVerificacin de la conformidad de interfaces USB 2.0
............................. 34
Generacin y anlisis de seal W R&SEVS300Medir con precisin
seales de sistemas de aterrizaje asistidos por satlite
......................................... 37
W R&SFSWAnalizadores de primera categora, ahora hasta 50GHz
........................... 38
Mediciones de retardo de grupo: precisas, rpidas y de banda
ancha .. 43
Anlisis de redW R&SZV-Z435 / R&SZV-Z470Sencillez y
precisin: anlisis de la incertidumbre de medicin con kits de
verificacin ...... 46
W R&SZNBAnlisis de red confortable con hasta 32 puertos
................................ 48
R&STS8997 es el primer sis-
tema a nivel mundial que
ofrece las pruebas necesa-
rias para la homologacin de
equipos radioelctricos en la
banda de 2,4GHz y 5GHz
(pg.6).
Las matrices de conmuta-
cin de Rohde&Schwarz
amplan el nmero
de puertos de prueba
del analizador de red
R&SZNB hasta 32
(pg.48).
ContenidoNOVEDADES 208/13
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RADIODIFUSIN
MISCELNEA
EMC / INTENSIDAD DE CAMPO ENFOQUE
RADIOVIGILANCIA Y RADIOLOCALIZACIN
AmplificadoresW R&SBBA150Amplificador de banda ancha para el
rango de las microondas ................... 51
Receptores de pruebasW R&SESRP
Ensayos de diagnstico y de conformi-dad previa rpidos y
sencillos............ 54
Sistemas de transmisoresW R&STMU9Familia de transmisores de
TV R&STMU9: gastos de operacin mnimos y mxima flexibilidad
.......... 60
W R&SMLxTransmisores de TV de baja potencia R&SMLx:
basta con conectar la electricidad y las antenas ...............
63
ReferenciasBayerischer Rundfunk realiza ensayos de campo en red
DVB-T2 en Mnich ............................ 66
Receptores de pruebasW R&SEFL110 / R&SEFL 210
Hechos a medida: detectores de fugas en redes de cable de banda
ancha .... 68
AntenasUn concepto completamente nuevo: antenas de comunicacin y
reconocimiento para buques ............. 70
ReceptoresW R&SEB510Monitoreo sin interrupciones en el rango
de onda corta .......................... 75
Sistemas de radiovigilanciaW R&SGX430Procesamiento de hasta
cuatro canales simultneamente ...............................
78
W R&SGX435Reconocimiento automtico de seales
.......................................... 82
W Editorial ............................................2
W Noticias breves ............................ 86
Los nuevos transmi-
sores de media y baja
potencia, R&STMU9
y R&SMLx respecti-
vamente, conquistan
el mercado (a partir
de la pg.60).
NOVEDADES 208/13 5
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6
Primicia mundial: sistema de prueba para homologacin de equipos
radioelctricos en la banda de 2,4GHz y 5GHzLa directiva R&TTE
ha sido ampliada con nuevos requisitos que afectan a los equipos
radioelctricos en la
banda de 2,4GHz y 5GHz y cuyo cumplimiento ser obligatorio a
partir de enero de 2015. El sistema de
pruebas para homologacin R&STS8997 es el primero del mundo
que ofrece las funciones necesarias para
estos tests, ya que incluye un medidor de potencia especialmente
desarrollado para este fin, as como un
control de procesos.
Numerosos servicios y mtodos de transmisinLa concentracin y la
variedad de servicios en la banda de 2,4GHz y 5GHz no sujeta a
licencia es cada vez mayor. Junto con los sistemas que utilizan
WLAN 802.11a / b/ g/ n y Bluetooth, en este espacio confluyen
tambin, p.ej.,
transmisiones por vdeo inalmbricas, controles remotos
radioelctricos y en un futuro, en la banda de 5GHz, siste-mas de
comunicacin entre vehculos (C2C) segn el estn-dar 802.11p.
Numerosos usuarios comparten este rango de frecuencias y emplean
diversos anchos de banda y mtodos de transmisin, como OFDM de banda
ancha, tecnologa de entrada mltiple y salida mltiple (MIMO), salto
de frecuencia y espectro expandido por secuencia directa (DSSS, por
sus siglas en ingls). Ante tal diversidad se impone la necesidad de
impedir en la medida de lo posible las interferencias.
Directivas nuevas y ampliadasPara garantizar las mnimas
interferencias entre los sistemas radioelctricos cuando la ocupacin
de la frecuencia es muy densa, estos debern superar en adelante
procesos de prueba especficos para su homologacin. Dichos procesos
se espe-cifican en las versiones actuales y revisadas de las normas
ETSIEN300328 y EN301893; ambas tambin incluidas en la directiva
europea R&TTE.
La revisin y ampliacin de la norma EN300328 con respecto a la
versin1.8.1 atiende a la necesidad de incluir mtodos que hagan
posible una coexistencia entre las distintas aplica-ciones dentro
de la banda de 2,4GHz. A tal fin se han defi-nido, por ejemplo,
mecanismos de adaptacin que contri-buirn a que todos los usuarios
sigan teniendo acceso al espectro de frecuencia cuando la ocupacin
de la banda aumente. Alternativamente, los sistemas tambin pueden
funcionar sin estos mecanismos, siempre que cumplan deter-minados
requisitos en relacin con la potencia y su tempo-rizacin. Todos
estos requisitos exigen mtodos de prueba nuevos y que encierran una
cierta complejidad. La anterior versin de la norma, la1.7.1, no
contemplaba estos requeri-mientos sino de forma rudimentaria ni
tampoco defina mto-dos de prueba para los mismos.
Fig.1 Sistema de pruebas R&STS8997.
TECNOLOGAS INALMBRICAS | Sistemas de prueba
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R&STS8997 diagrama de bloques
EMC32-EBcon EMC32-K97
Analizador de espectro y seal FSV
Generador de seal RF y microonda SMB100A
Generador de seal vectorial SMBV100A
Medidor de potencia
Medidor de potencia
Medidor de potencia
Medidor de potencia
DUT 1)Muestreo
Acondicionamiento de las seales RF
Autoprueba y calibracin
Vdeo
HF
CMW, CBT o equipos de referencia (Golden Devices) 1)
OSP-B157
1) no incluido
TS8997
USB
La actual versin aade p.ej. un nuevo procedimiento para medir la
potencia que permite determinar numerosos par-metros de la seal,
tales como potencia punta, ciclo de tra-bajo (duty cycle),
secuencia Tx, espacio entre transmisiones (Tx-gap) y factor de
utilizacin medio (MU). Tambin abarca la transmisin con varias
antenas como MIMO, y establece la aplicacin de un equipamiento de
prueba especial. Igual-mente, prev ensayos para comprobar la
capacidad de los sistemas radioelctricos para adaptarse a las
condiciones del entorno, p. ej. el reconocimiento y la prevencin de
colisiones con otros servicios. Los ensayos se realizan con
dispositivos bajo prueba con y sin salto de frecuencia as como con
y sin funcin LBT ( listen-before-talk ).
La automatizacin de las pruebas constituye otro requisito. De
acuerdo con el estndar precedente ETSIEN300 328 v1.7.1, los ensayos
se podan efectuar hasta ahora manual-mente con el analizador de
espectro. Segn el actual estndar ETSIEN300 328 v1.8.1, sin embargo,
los parmetros corres-pondientes deben determinarse partiendo de
millones de valores medidos individualmente. Adicionalmente,
algunas de estas pruebas se desarrollan en diferentes etapas y
tomando como punto de partida el resultado anterior. Todo esto hace
necesario que los ensayos se realicen asistidos por software.
Caso de prueba
Banda de 2,4GHz (ETSI EN 300328)
Banda de 5GHz (ETSI EN 301893)
Frecuencia portadora
Potencia de salida
Control de potencia
Densidad de potencia espectral
Duty cycle, secuencia Tx, Tx-gap
Dwell time, ocupacin de frecuencia, secuencia de salto (solo
para salto de frecuencia)
Distancia entre frecuencias (solo para salto de frecuencia)
Factor de utilizacin medio (MU)
Adaptabilidad
Ancho de banda ocupado
Emisiones espurias del transmisor, dominio fuera de banda
1)
Emisiones espurias del transmisor, dominio en banda
Emisiones espurias del transmisor, dominio espurio
Emisiones espurias del receptor (RSE) 1)
Receiver blocking / DFS (dynamic fre-quency selection) /
deteccin de radar
DFS (dynamic frequency selection) / deteccin de radar
1) Para emisiones espurias por encima de los 18 GHz, con cambio
manual de la conexin del cable de RF.
Fig.3 Todas las pruebas incluidas en el R&STS8997.
Fig.2 Diagrama de blo-
ques del sistema de
pruebas R&STS8997.
La medicin de poten-
cia completa ha sido
integrada en el mdulo
R&SOSP-B157 espe-
cialmente desarrollado
para la plataforma abierta
de conmutacin y con-
trol R&SOSP120. Este
mdulo se encarga ade-
ms de realizar todos
los cambios de ruta y el
acondicionamiento de la
seal necesario para los
ensayos restantes.
NOVEDADES 208/13 7
TECNOLOGAS INALMBRICAS | Sistemas de prueba
-
Dispositivo bajo prueba con salto de frecuencia
* RBW 100 kHz VBW 1 MHz SWT 10 ms
Att 40 dBRef 20,0 dBm
1RmMax
10 dB
0 dB
10 dB
20 dB
30 dB
40 dB
50 dB
60 dB
70 dB
Start 2,4 GHz Stop 2,4835 GHz
8
Sistema de pruebas R&STS8997 para una certificacin
completaEl sistema de pruebas R&STS8997 (figs.1 y 2) cubre
todos los ensayos necesarios en la banda de 2,4GHz y 5GHz (fig.3) e
incluye los siguientes componentes: Analizador de espectro
R&SFSL o R&SFSV Plataforma abierta de conmutacin y control
R&SOSP120 con mdulo de prueba especial
Generador de seal analgico R&SSMB100A Generador de seal
vectorial R&SSMBV100A Software de prueba CEM R&SEMC32 con
opcin R&SEMC32-K97 y R&SEMC32-K10
La especificacin de los distintos ensayos as como la
veri-ficacin de los casos de prueba en el R&STS8997, de cara a
su conformidad con la norma ETSIEN300 328, cont con el apoyo del
IMST GmbH. Esta organizacin ha acumulado una larga experiencia en
este tipo de pruebas, cuenta con un laboratorio de ensayos propio
acreditado segn la directiva R&TTE, e interviene de forma
activa en la elaboracin de la normativa del ETSI.
Medicin de potencia especial conforme con la normativaLa norma
impone un procedimiento especial para mediciones de potencia rpidas
y de banda ancha con una alta velocidad de muestreo de 1millones de
muestras/s, una resolucin lo suficientemente elevada y un tiempo
ininterrumpido de varios segundos. En principio, esto es factible
con detectores ana-lgicos especiales y un osciloscopio apropiado,
pero necesita un software de registro y evaluacin adaptado al
osciloscopio capaz de procesar de forma eficiente los varios
millones de valores medidos.
Para el R&STS8997, la medicin de potencia completa ha sido
integrada en un mdulo de la plataforma abierta de con-mutacin y
control R&SOSP120 especialmente desarrollado para esta
aplicacin, que asume adems todas las conmuta-ciones de ruta y el
acondicionamiento necesario de la seal para los dems ensayos.
Gracias al gran alcance de memoria y a la alta velocidad de
muestreo, se puede obtener en todos los casos valores exactos
incluso tratndose de seales com-plejas con frecuencia de repeticin
lenta. Del control, la eva-luacin y la visualizacin de los
resultados se encarga el soft-ware de prueba CEM R&SEMC32.
Funcionamiento con sistemas multiantenaCada vez ms equipos
utilizan varias antenas simultnea-mente para MIMO o beamforming. En
estos equipos, la potencia tambin debe registrarse de forma
totalmente sn-crona y sin interrupciones. Por este motivo, el
R&STS8997 se ha diseado desde un principio para medir la
potencia en
cuatro canales, y es por lo tanto aplicable para ensayos en
equipos convencionales de todo tipo tales como enrutadores WLAN con
MIMO 44. Los convertidores A/D paralelos pre-sentan temporizacin
sncrona.
Medicin de alta resolucinLa norma prescribe hasta 30.000 puntos
de prueba, condi-cin que cumplen los analizadores de espectro
R&SFSL o R&SFSV que forman parte del sistema. Sin embargo,
en an-lisis realizados con dispositivos bajo prueba reales se ha
cons-tatado que la cantidad de puntos que dicta la norma no es
suficiente para determinados mtodos, lo que aumenta la
incertidumbre de medicin. Por lo tanto, para este ensayo se dispone
de un modo de prueba alternativo adicional con un valor tpico de un
milln de puntos.
Por eso, el R&STS8997 est ya preparado para ofrecer un modo
adicional alternativo con 1 milln de puntos (valor tp.). Este modo
se puede activar como opcin de software en cuanto se adopte una
nueva versin de la norma.
Procesos automatizadosLos procesos y rutinas de evaluacin
especificados en la norma estn implementados en las opciones
R&SEMC32-K97/ K971/ K972/ K973 para el software de prueba CEM
R&SEMC32. El R&SEMC32 se emplea ya en muchos labo-ratorios
de ensayos para pruebas CEM, RSE y EIRP, y puede aplicarse ahora
tambin para este tipo de pruebas. De esta forma son posibles
procesos de medicin continuos, por ejemplo cuando deben calcularse
los valores derivados proce-dentes de los valores EIRP radiados
medidos y viceversa.
Fig.4 Ejemplo: espectro de un dispositivo bajo prueba con salto
de fre-
cuencia en la banda de 2,4GHz.
TECNOLOGAS INALMBRICAS | Sistemas de prueba
-
Fig.5 Interfaz grfica del usuario del R&STS8997 para
realizar de forma automatizada los distintos casos de prueba con el
software de prueba
CEMR&SEMC32.
La opcin de software incluye el transcurso automatizado de todos
los ensayos junto con la consulta de los parme-tros necesarios para
los equipos y estndares (fig.5). Esto supone una ventaja para el
usuario, ya que algunas pruebas solo se requieren para determinados
estndares, mientras que los resultados de las pruebas anteriores se
pueden tomar en cuenta para las siguientes. El establecimiento del
enlace radioelctrico con los dispositivos bajo prueba se efecta
bien con un sistema de prueba de comunicaciones de banda ancha de
Rohde&Schwarz, p.ej. el R&SCMW500, o con los
correspondientes equipos de referencia (golden devices).
Ampliacin a R&STS9887 de los sistemas disponibles Gracias a
su gran variedad de controladores de dispositivos, con el software
R&SEMC32 es posible utilizar otros equi-pos Rohde&Schwarz
de los que ya se disponga y que ofrez-can funciones similares como
alternativa al R&STS9887 llave en mano, o tambin sistemas que
se emplean p.ej. en el desarrollo para otras pruebas. Igualmente
pueden ampliarse sin problemas sistemas CEM ya disponibles con el
corres-pondiente mdulo R&SOSP y, dado el caso, con equipos
adicionales.
ResumenEl sistema de prueba para homologacin R&STS8997 es el
primero del mundo que ofrece como sistema inte-gral los ensayos
necesarios y las funciones de automatiza-cin para las pruebas que
exige la R&TTE segn las normas ETSIEN300 328 v1.8.1 y ETSIEN301
893 v1.7.1. La amplia automatizacin de las pruebas asistida por el
software CEM R&SEMC32 apoya al usuario en la ejecucin de estos
ensa-yos. Es posible una actualizacin de sistemas CEM ya
dispo-nibles para ampliarse a un sistema R&STS8997.
Los responsables del grupo TG11 de ETSI aqu representa-dos por
el presidente del TG11, Edgard Vangeel han expre-sado su
satisfaccin porque Rohde&Schwarz ofrece con el R&STS8997 un
sistema que incorpora el nuevo estndar y contribuye de este modo a
que este estndar arraigue en los laboratorios de ensayos y en la
industria.
Michael Steinmller; Frank Tofahrn (IMST GmbH)
NOVEDADES 208/13 9
TECNOLOGAS INALMBRICAS | Sistemas de prueba
-
Pila de protocolos LTE
Capa 2
Capa 3
RF
Capa 1
Telfono mvil
RRC
NAS
LPP
IP
TCP
SSL
SUPL
LPP o RRLP
Plano U Plano C
10
Servicios de localizacin con GPS, GLONASS, Galileo y
OTDOAConsultar el pronstico del tiempo durante el desayuno o
guiarse por una aplicacin de navegacin para
encontrar el camino ms rpido en plena congestin vehicular solo
dos ejemplos de las numerosas aplica-
ciones con las que los usuarios de smartphones pueden aprovechar
los servicios de localizacin (LBS, loca-
tion based services). Pero, cmo son capaces estos prcticos
asistentes de encontrar la posicin exacta
con tal rapidez? En este artculo explicamos cmo los servicios de
localizacin determinan la posicin y le
mostramos la extensa gama de sistemas de prueba de Rohde &
Schwarz que hacen posible que todos los
componentes que intervienen en este proceso interacten a la
perfeccin.
Determinacin de posicin con procedimientos terrestres: ID de
celda, ID de celda mejorado, OTDOALa posicin de un telfono mvil se
puede determinar con diferentes mtodos. El ms sencillo consiste en
la compro-bacin del identificador (ID) de celda, que aporta
informacin relativamente imprecisa. El ID de celda mejorado
(enhanced cell-ID) resulta ms eficaz, ya que incluye parmetros de
seal adicionales como por ejemplo la potencia y la calidad de
recepcin (RSRP/ RSRQ: reference signal received power/ quality )
alcanzando una precisin de alrededor de cien metros. Y en adelante
la exactitud ser an mayor gracias a OTDOA (observed time difference
of arrival ), un procedimiento del estndar LTE que calcula
diferencias del tiempo de propa-gacin entre las seales de varias
estaciones base LTE.
Procedimiento clsico por satlite: A-GPSLas seales GPS permiten
obtener mejores resultados, cuya precisin se acerca a unos pocos
metros. Sin embargo, solo el uso de seales GPS tiene una gran
desventaja: si un mdulo GPS no es utilizado por un periodo de
tiempo prolongado, normalmente tarda hasta 50segundos hasta que se
muestra la posicin. Esto se debe a la baja velocidad de transmisin
de la seal GPS, de 50bit/s, con la que se transmiten los mensa-jes
de navegacin (trayectorias satelitarias y datos de correc-cin).
Este tiempo de espera se puede acortar mediante GPS asistido
(A-GPS), donde el receptor GPS se sirve adicional-mente de datos de
asistencia, que consisten en mensajes de navegacin y otros datos de
la red de comunicacin ina-lmbrica. Los servidores de localizacin
transfieren esta infor-macin a travs de la red en cuestin de
segundos.
Fig.1 Comunicacin con el servidor de localizacin: pila de
protocolo
LTE para plano de usuario y plano de control.
Una salida al laberinto de los protocolosLa comunicacin entre el
telfono mvil y el servidor de loca-lizacin se puede ejecutar de dos
modos: mediante mensaje de control (plano C o de control, de forma
similar a un SMS) o a travs de paquetes IP junto con otros datos
tiles (plano U o de usuario), vase la figura1. Hasta hoy, para cada
estn-dar inalmbrico relevante se ha definido un nuevo protocolo
GSM WCDMA LTE CDMA2000Plano C RRLP RRC LPP TIA-801Plano U RRLP
RRLP RRLP / LPP TIA-801
Fig.2 Posibilidades de combinacin de los estndares inalmbricos y
los
protocolos de localizacin. Con el plano U se puede enviar en
teora cual-
quier protocolo de localizacin a travs de cualquier estndar. La
tabla
muestra solamente las combinaciones utilizadas en la
prctica.
TECNOLOGAS INALMBRICAS | Sistemas de prueba
-
Sistemas de prueba LBS
TS8991 OTAcon LBS
TS-LBS Advancedcon SMBV100A
TS8980FTA + RRMcon SMBV100A
TS-LBSo NetOp
TS8980Scon SMBV100A
TS-LBScon R&STS-CONN(connection box)
TS-LBS
Una respuesta a cada necesidad: sistemas de pruebas para
terminales que utilizan procedimientos basados en A-GNSS y en
red.
Numerosas pruebas verifican escrupulosamente el rendimiento de
los terminales en procedimientos basados en A-GNSS y en red (OTDOA
/ eCID), incluyendo simulaciones bajo condiciones adver-sas. A
travs de la interfaz aire (OTA) se comprueba si un terminal
presenta una sensibilidad suficiente en todas las posiciones de
localizacin. La prueba minimum performance evala la precisin y la
duracin al determinar la posicin. El complejo flujo de infor-macin
se puede comprobar con los tests de conformidad de pro-tocolo.
Rohde & Schwarz ofrece los sistemas de pruebas adecua-dos para
todas estas aplicaciones. Dichos sistemas admiten tanto el plano C
como el plano U, y con el comprobador de protocolos R&SCMW500
como simulador de red abarcan todos los estn-dares de comunicacin
inalmbrica (GSM, WCDMA, LTE y en un
de localizacin: RRLP, RRC, TIA-801 y LPP. A pesar de esta
diversidad, todos los protocolos transfieren en definitiva datos de
asistencia semejantes, como muestran las combinaciones de la
figura2. En la variante de plano U, estos protocolos se empaquetan
en el protocolo SUPL (secure user plane protocol ), que se encarga
del cifrado y la autenticacin de los datos sensibles de
posicionamiento.
Mayor precisin gracias a la unificacin: determinacin de posicin
hbridaEntretanto han aparecido otros sistemas que compiten con el
GPS: el sistema ruso GLONASS funciona desde octubre de
2011 sin restricciones en todo el mundo, y el sistema euro-peo
Galileo cuenta tambin desde octubre de 2012 con cua-tro satlites en
rbita. China, con su sistema Beidou, tampoco se queda atrs. Los
datos de asistencia de los sistemas globa-les de navegacin por
satlite (GNSS, por sus siglas en ingls; trmino con el que se
denomina de forma generalizada a todos los sistemas de navegacin va
satlite) se diferencian entre s claramente (fig.3). Por lo tanto,
ha sido necesario rea-lizar ampliaciones en todos los protocolos de
localizacin y en el protocolo SUPL.
Combinando los valores de diferentes sistemas de satlites y
OTDOA se puede calcular una posicin con mayor precisin
futuro tambin CDMA2000). En combinacin con un generador de seal
vectorial R&SSMBV100A, provisto de las opciones per-tinentes,
se pueden ejecutar todos los ensayos de A-GNSS.
El hardware de prueba se puede adaptar de forma modular al caso
de aplicacin: desde un montaje mnimo y compacto com-puesto por
R&SCMW500, R&SSMBV100A y un PC de control, pasando por
sistemas de pruebas de rendimiento OTA, hasta el sistema
R&STS8980FTA con pruebas integradas de RRM y varias celdas
OTDOA y con simulacin de fading. La integracin en la plataforma de
software de fcil manejo, R&SCONTEST, per-mite realizar adems
con gran facilidad secuencias de pruebas automatizadas.
El programa completo: sistemas de pruebas de Rohde &
Schwarz
NOVEDADES 208/13 11
TECNOLOGAS INALMBRICAS | Sistemas de prueba
-
Datos de asistencia: GPS versus GLONASS
100 Mbit/s
Telfono mvil Estacin base LTE (ejemplo)
50 bit/s 50 bit/s
GPS GLONASS
vzr
vx
vy
Datos de rbita GLONASS:vector de velocidad y posicin
vzr
vx
vy
A
i
v
Datos de rbita GPS (efemrides): parmetros Kepler
A
i
v
A
i
v
vzr
vx
vy
12
que con cualquier sistema aislado. Especialmente en calles
estrechas con edificios altos, la utilizacin de varios sistemas
permite determinar la localizacin all donde hasta ahora no era
posible con receptores previstos para un nico sistema. Gra-cias a
la conexin con el servidor de localizacin del operador de red se
puede traspasar a la propia red, en caso necesario, el complejo
clculo hbrido de la posicin del terminal mvil.
Ayuda en caso de emergencia: procedimientos de emergencia en
SUPL 2.0Con la ampliacin a SUPL 2.0 no solo se ha aadido la
com-patibilidad con los nuevos sistemas GNSS y LTE, sino que se han
agregado tambin funciones totalmente nuevas para la variante de
plano U. Los procedimientos de emergencia transfieren la posicin a
los equipos de rescate de forma auto-mtica y confiable en caso de
emergencia (fig.4). La nueva funcin de geoperimetrage (geofencing)
puede transmitir ade-ms un mensaje del telfono mvil a otro terminal
autorizado al entrar o al abandonar una zona geogrfica (fig.5).
ResumenEl desarrollo y la propagacin de los servicios de
localizacin no han hecho ms que empezar. En los prximos aos cabe
esperar todava un sinfn de ideas y aplicaciones nuevas. La
instrumentacin de Rohde & Schwarz ser una constante en esta
evolucin, a la que acompaar como lder en desarrollo.
Stefan Maier; Ewald Zelmer
Fig.3 Los datos de asistencia para GPS y GLONASS son muy
diferentes. En A-GPS y A-GLONASS, los datos de asistencia no se
transfieren por las
conexiones lentas va satlite, sino que son enviados en cuestin
de segundos por la red inalmbrica.
Fig.4 En caso de emergencia, la posicin de la persona que llama
es
transmitida en pocos segundos a los equipos de rescate.
Fig.5 Con la fun-
cin de geoperime-
traje (geofencing) un
usuario puede reci-
bir p. ej. una notifica-
cin sobre la hora de
llegada de una per-
sona a su estacin de
destino.
Map
as:
Ope
nStr
eetM
ap c
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tmap
.org
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TECNOLOGAS INALMBRICAS | Sistemas de prueba
http://www.openstreetmap.org%0Dhttp://www.openstreetmap.org%0D
-
R&SFSW mide conexiones de microondas en banda E El uso de
terminales mviles est aumentado el trfico de datos y exige grandes
anchos de banda para
conectar las estaciones base a la red. Para este fin se dispone
de dos bandas de frecuencia para conexiones
punto a punto; su ancho de banda es de 5GHz y estn situadas en
la banda E, entre 71GHz y 86GHz. Estas
frecuencias tan elevadas representan un reto para la
instrumentacin, no solo durante el desarrollo de
mdulos transmisores y receptores, sino tambin al medir sistemas
de transmisin.
Banda E: ancho de banda para aplacar la sed de datosMs de 30 aos
atrs, durante la Conferencia Administrativa Mundial de
Radiocomunicaciones (CAMR-79) celebrada en Ginebra [1], la UIT
(Unin Internacional de Telecomunica-ciones) aprob la atribucin de
las frecuencias de la banda E comprendidas entre 71GHz y 76GHz y
entre 81GHz y 86GHz a aplicaciones que trabajen con transmisin de
datos. Sin embargo, pasaron ms de 20 aos hasta que estas
aplica-ciones despertaron inters comercial y la FCC (Federal
Com-munications Commissions) de EE. UU. y las autoridades euro-peas
tuvieron motivos para otorgar licencias para estas ban-das y para
establecer los requisitos tcnicos correspondientes. Dos factores
determinantes para que surgiera dicho inters fueron la produccin
comercial de los componentes nece-sarios para ese rango de
frecuencia y la demanda de mayo-res velocidades de transmisin, la
cual forzaba a usar nuevas bandas de frecuencia. La banda E permite
establecer trayec-tos de transmisin con velocidades de varios
Gbit/s sin nin-gn problema. Estas dos bandas de frecuencia, cada
una con su correspondiente rango de frecuencia de 5GHz, permiten
alcanzar anchos de banda de transmisin de varios cientos de MHz,
por lo que se pueden conseguir velocidades de trans-misin elevadas
incluso con mtodos de modulacin senci-llos como el BPSK. Los mdulos
transmisores y receptores necesarios para estas conexiones mediante
ondas milim-tricas se elaboran con idntica sencillez y
confiabilidad. Pero eso no significa que el desarrollo continuo de
esta tecnologa no pueda dar lugar al uso de tipos de modulacin ms
com-plejos. El alcance que se puede conseguir en estas bandas de
frecuencia solo es ligeramente inferior a, p.ej., el de la banda de
38GHz, lo que se ha demostrado mediante investigacio-nes en
condiciones meteorolgicas normales y con una ate-nuacin de 0,5dB/km
en campo libre [2].
Esta alta frecuencia plantea nuevos retos a la instrumenta-cin
de T&M. Si bien la licencia ofrece proteccin contra
interferencias no deseadas procedentes de otras fuentes de
microondas, para poder coexistir sin interferencias se debe
medir la potencia y el espectro del transmisor. En [3] se
des-criben los requisitos que deben cumplir los transmisores en
este rango de frecuencia, en particular la mscara espectral para la
potencia radiada.
Mediciones de espectro en la banda E: imprescindible usar
mezcladores de armnicosPara llevar a cabo estas complejas
mediciones, los analizado-res de espectro resultan muy apropiados.
Sin embargo, los que estn disponibles comercialmente solo presentan
un rango de frecuencia continuo hasta 67GHz. Por ello, si se
pretende usarlos para medir espectros en la banda E resulta
imprescindible conectarles mezcladores externos de armni-cos [4].
Estos mezcladores multiplican la seal de salida del oscilador local
del analizador de espectro y convierten la seal de ondas
milimtricas que se desea analizar con un arm-nico apropiado a la
frecuencia intermedia del analizador. Los mltiples armnicos
generados en el mezclador y las ondas armnicas de la seal de
entrada dan lugar a la presencia de numerosas seales en el
espectro. Y, dado que no se usa fil-tro previo, la frecuencia
imagen no se suprime.
Esto no plantea problema alguno si las seales presentes en la
entrada del mezclador son nicamente de ondas continuas (CW). Con
estas seales, el analizador de espectros puede distinguir las
seales reales de las que son el resultado de la mezcla
indiscriminada. Para hacer esto posible, el equipo lleva a cabo una
medicin de referencia en la que la frecuencia de su oscilador local
se incrementa en una cantidad equivalente al doble de la frecuencia
intermedia. Solo las seales que
Otros artculos sobre el R&SFSW en esta edicin:En la pgina 38
se presentan los dos modelos nuevos R&SFSW43 y R&SFSW50. A
partir de la pgina 43 se puede leer cmo medir retardos de grupo de
manera precisa, rpida y con gran ancho de banda usando una nueva
opcin.
NOVEDADES 208/13 13
TECNOLOGAS INALMBRICAS | Generacin y anlisis de seal
-
Medicin del espectro
Ref 10 dBm EXTM IX E
*RBW 2 MHz*VBW 10 kHz SWT 125 ms
2 RM *CLRWR
1 RM *CLRWR
Delta 2 [T1] 44,48 dB
941,506410256 MHz
Marcador 1 (T1)17,56 dBm
71,995993590 GHz
Centro 72 GHz 250 MHz / Span 2,5 GHz
Sust
racc
in
de la
s se
ale
s3 RM *CLRWR
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
10 Offset 20 dBASGL
LVL
3DB
1
2E64Q500
14
estn presentes en el barrido de referencia y en el barrido en s
son seales reales y se representan en el espectro.
Si en la entrada del mezclador hay seales moduladas, la
situa-cin es ms complicada. Se produce un solapamiento entre la
seal real y la seal recibida en la frecuencia imagen del
analizador de espectros, especialmente si se trata de seales de
gran ancho de banda, por lo que no es posible distinguirlas.
La figura1 muestra la medicin de espectro con el R&SFSQ; un
analizador de seales y espectros de alta calidad, pero que no forma
parte de la generacin ms moderna y cuya frecuen-cia intermedia es
de 404MHz. La diferencia de frecuencia entre la seal de entrada de
500MHz de ancho de banda y la seal imagen es de 808MHz. Con esta
seal de entrada toda-va se puede comprobar si cumple la mscara
espectral segn [3]; para ello no hay ms que restar el espectro de
la medicin de referencia del espectro de la medicin en s. Pero si
la seal de entrada tuviera un ancho de banda de 1GHz, esa
posibili-dad no existira porque la seal de entrada y la seal imagen
estaran solapadas. Un anlisis de la seal en el dominio tem-poral
(datos I/Q), en el que tal correccin no es posible, estara muy
adulterado por la influencia de la seal imagen.
R&SFSW: preparado tambin para seales complejasLos
analizadores de seal y espectro R&SFSW [5] con la opcin
R&SFSW-B21 (conexiones OL/FI para mezcladores externos) ofrecen
una gran ventaja respecto a los equipos convencionales disponibles
en el mercado. Con una frecuen-cia intermedia de 1,3GHz, disponen
de un rango de frecuen-cia libre de seal imagen de 2,6GHz. Esta
caracterstica per-mite medir de manera sencilla mscaras espectrales
de sea-les moduladas de banda ancha, incluso si su ancho de banda
llega al rango del GHz. En combinacin con los mezcladores armnicos
externos de ltima generacin de Rohde&Schwarz, p.ej. el
R&SFS-Z90 (60GHz a 90GHz), el rango dinmico que se puede
alcanzar es nico. Con un valor tpico de
Fig.1 El analizador de seal y espectro R&SFSQ mide una seal
de
entrada de 500MHz de ancho en la banda E. El grfico azul muestra
el
resultado de la medicin en s y el grfico negro corresponde a la
medi-
cin de referencia. En este caso se puede apreciar que an resulta
posible
restar la seal imagen (grfico naranja), que en trminos
frecuenciales est
situada encima de la seal de entrada. Si las seales de entrada
tuvieran
un ancho de banda de 1GHz, esta operacin no se podra llevar a
cabo.
Fig.2 El analizador de espectro
R&SFSW mide la misma seal de
la figura1. En este caso, la seal
de entrada y la seal imagen estn
separadas por 2,6GHz. Se puede
medir la mscara de espectro o
analizar la modulacin sin proble-
mas, incluso en seales de ancho
de banda notablemente superior.
TECNOLOGAS INALMBRICAS | Generacin y anlisis de seal
-
prdidas de conversin del mezclador de 23dB a 80GHz, el nivel de
ruido de todo el montaje, incluido el R&SFSW, es de unos
150dBm/Hz. En un punto de compresin de 1dB con un valor nominal de
3dBm, el rango dinmico obtenido resulta suficientemente grande para
medir la mscara espec-tral, para lo que se necesitan 50dB [3]. El
R&SFS-Z90 est equipado adems con un aislador en la entrada, lo
que per-mite alcanzar un ROE tpico de 1,4:1. Al medir la potencia,
los errores provocados por reflexiones en la entrada debidas a un
desajuste se reducen tpicamente en un factor 5 con respecto a los
mezcladores sin aislador.
La figura2 muestra cmo se mide la misma seal de la figura1 de
una conexin de microondas en la banda E. La seal de entrada de
500MHz de ancho de banda y la seal imagen se encuentran separadas
por 2,6GHz, por lo que se puede medir si el espectro cumple la
mscara prescrita (lnea roja). El rango dinmico requerido de al
menos 50dB se con-sigue fcilmente con este montaje.
Adems del espectro, el R&SFSW tambin puede analizar la
calidad de la modulacin. Su ancho de banda de anlisis de hasta
320MHz (opcin R&SFSW-B320) le permite registrar seales de gran
ancho de banda, demodularlas con la opcin de anlisis vectorial de
seales R&SFSW-K70 e investigar la calidad de su modulacin.
La figura3 muestra el anlisis de una seal QPSK de 300MHz de
ancho de banda. Los valores EVM (error vector magnitude) indican la
calidad de modulacin, los errores de frecuencia, los errores de
tasa de smbolos, etc. El analizador de seal y espectro R&SFSW
presenta los resultados en tablas o en
Fig.3 Anlisis de
la modulacin de
una seal QPSK de
300MHz de ancho
de banda. Adems
de las representacio-
nes mediante grficos,
p.ej. el diagrama de
constelacin o la
seal de entrada en el
dominio temporal, las
tablas con listas de
valores ofrecen una
rpida visin gene-
ral de la calidad de la
modulacin.
Referencias[1] Radiofrequency use and management, impactos de la
Conferencia Administrativa
Mundial de Radiocomunicaciones de 1979 (CAMR-79) captulo 4,
overview, actions and impacts pgina77.
[2] ITU-R P.676-6 Attenuation by atmospheric gases 2005.[3] ETSI
TS 102 524 V1.1. Technical specification fixed radio systems;
Point-to-Point
equipment; Radio equipment and antennas for use in
point-to-point millimetre wave applications in the fixed services
(mmwFS) frequency bands 71GHz to 76GHz and 81GHz to 86GHz.
[4] Dr. Florian Ramian: Using harmonic external mixers to extend
the frequency range. Nota de aplicacin de Rohde&Schwarz
1EF75.
[5] El nuevo producto de referencia: Analizador de seal y
espectro R&SFSW. NOVEDADES (2011) edicin 204 (artculo en edicin
especial en la mitad de la revista).
grficos, p.ej. la fase y la amplitud se visualizan en un grfico
de constelacin, lo que ofrece una impresin visual de la cali-dad de
la modulacin.
ResumenLa exigencia de transmitir volmenes de datos cada vez
mayores despierta un creciente inters por las conexiones de
microondas en la banda E, ya que estas permiten alcan-zar las
velocidades ms elevadas de todas las tecnologas de transmisin
inalmbrica disponibles. Para medir el espec-tro se necesita un
analizador de espectro y un mezclador de armnicos externo. Una alta
frecuencia intermedia del anali-zador posibilita un amplio margen
libre de seal imagen. Los mezcladores armnicos de bajas prdidas de
conversin de Rohde&Schwarz garantizan un rango dinmico elevado,
una buena adaptacin y una gran precisin al medir la potencia. As
pues, la combinacin del R&SFSW y el mezclador R&SFS-Z90
constituye una solucin ptima para esta apli-cacin y ofrece adems la
posibilidad de medir la calidad de modulacin de las seales.
Dr. Wolfgang Wendler
NOVEDADES 208/13 15
TECNOLOGAS INALMBRICAS | Generacin y anlisis de seal
-
16
Instrumentos de gama media para medir ahora segn WLAN IEEE
802.11ac El nuevo estndar WLAN IEEE 802.11ac multiplica la
velocidad de transmisin de datos, motivo de alegra
para los usuarios pero todo un reto para los fabricantes, ya que
esta nueva tecnologa exige que los compo-
nentes empleados cumplan con las ms altas exigencias. Ahora,
todas las mediciones necesarias se pueden
ejecutar tambin con instrumentos de la gama media de
Rohde&Schwarz, ideales para implementar rpi-
damente sistemas de T&M econmicos en la produccin.
Nuevo estndar WLAN IEEE 802.11ac para altas velocidades de
transmisin Hoy da, el acceso a Internet a travs de WLAN desde
smartphones y tabletas est estandarizado. Cada vez ms equipos son
compatibles con WLAN, como los decodifica-dores de TV y los
televisores, y las nuevas aplicaciones exi-gen mayor velocidad en
la transmisin de datos. No obstante, para satisfacer esta demanda
se necesitan mayores anchos de banda de seal, pero estos solo estn
disponibles en los rangos de frecuencias superiores.
Por esta razn, el estndar WLAN IEEE802.11ac abre nuevos caminos.
Este utiliza tambin anchos de banda de 80MHz y 160MHz en la banda
de 5GHz, lo que permite alcanzar velo-cidades de varios Gbit/s. Usa
modulacin de orden superior y ofrece mayor compatibilidad con la
tecnologa multiantena (MIMO) con hasta ocho antenas y MIMO
multiusuario.
256QAM requiere buena calidad de sealIEEE802.11ac no solo es
compatible con las modulaciones empleadas hasta ahora (BPSK, QPSK,
16QAM y 64QAM), sino tambin con 256QAM. El dispositivo inalmbrico
deter-mina qu modulacin utilizar en funcin del nivel de calidad de
la seal que se mida.
En el sistema MIMO multiusuario, un mismo conmutador WLAN
funciona para varios usuarios al mismo tiempo y en la misma
frecuencia. Esto es posible gracias a la propagacin por
trayectorias mltiples y al control de la forma del haz (
beamforming) mediante la tecnologa multiantena. Cada usua-rio
cuenta con su propio flujo de datos, separado espacial-mente de los
dems. MIMO multiusuario mejora la capacidad del sistema completo,
si bien los flujos de datos individuales
conllevan un mayor nivel de ruido. Para demodular seales 256QAM
se precisa una relacin seal/ruido muy alta, con una EVM (error
vector magnitude) por debajo de 32dB.
Tambin hay muchas exigencias puestas en la respuesta en
frecuencia. En comparacin con el IEEE802.11n, la potencia de la
seal debe ser constante tanto en la parte transmisora como en la
receptora a lo largo de un ancho de banda cuatro veces ms grande.
En este caso, las desviaciones tambin supondran un valor de la EVM
elevado, lo que representa un obstculo para la transmisin con un
orden de modulacin ms alto, como es el caso de 256QAM.
Predistorsin digital contra efectos no linealesPara poder dar
respuesta a estas exigencias, los componentes como amplificadores y
mezcladores deben presentar un bajo nivel de ruido propio y un
comportamiento lineal a lo largo de un amplio rango de frecuencias.
El porcentaje de ruido ya no se puede discriminar de la seal, pero
los efectos no lineales s que se pueden compensar a travs de la
predistor-sin digital. Para ello, antes de llegar al amplificador
la seal se somete a una predistorsin digital opuesta a la distorsin
del amplificador. La predistorsin y la distorsin se compen-san en
el amplificador y se obtiene as una seal de amplifica-cin
lineal.
Fig.1 El R&SSMBV100A (arriba en la figura) es el primer
generador de seal vectorial del
mundo que no precisa ningn equipo adicional para generar seales
WLAN de 160MHz de
ancho de banda de RF. El analizador de seal y espectro
R&SFSV (abajo en la figura) tam-
bin es compatible con el nuevo estndar WLAN.
TECNOLOGAS INALMBRICAS | Generacin y anlisis de seal
-
Necesidad de ms pruebasLas pruebas que exige IEEE802.11ac son
una ampliacin de las especificaciones anteriores. Las pruebas en el
transmisor cubren la mscara espectral, la planitud espectral, la
frecuen-cia central y la calidad de la modulacin. En el lado
receptor se comprueban principalmente la sensibilidad, la supresin
de canales adyacentes, el rechazo de canales no adyacen-tes, la
potencia mxima de entrada y la sensibilidad a la eva-luacin de
canal libre (CCA: clear channel assessment ). Los desarrolladores y
fabricantes de componentes para WLAN IEEE802.11ac necesitan fuentes
de seal y analizadores de seal que ofrezcan en la banda de 5GHz por
lo menos una modulacin I/Q y un ancho de banda de anlisis de
160MHz.
Solucin de Rohde&SchwarzLa generacin ms reciente del
generador de seal vecto-rial R&SSMBV100A y del analizador de
seal y espectro R&SFSV est preparada para ello (fig.1). Estos
dos equipos permiten realizar de manera sencilla todas las
mediciones que se precisen, tanto en el transmisor como en el
receptor. Tie-nen integradas todas las funciones necesarias para
generar y analizar seales manualmente o por control secuencial.
El R&SSMBV100A ofrece muchas funciones. Con la confi-guracin
de bloques de tramas (frame block) se pueden mez-clar distintas
rfagas para seales WLAN diferentes. As, a fin de simular el trfico
de seales en un punto de acceso en una situacin real, una rfaga de
160MHz puede ir seguida de otra de 80MHz segn IEEE802.11ac, 11n u
11a. Para poder llevar a cabo pruebas MIMO, el equipo debe admitir
hasta ocho antenas que, en las pruebas estticas, se pueden
sumar
en el generador con distintos valores de nivel y de fase para
generar la seal de suma apropiada para la antena receptora. A la
seal se le puede superponer ruido gaussiano blanco para emular el
ruido en un mdulo de entrada de RF de un receptor.
Estas funciones se complementan con la alta calidad de la seal
del generador. La EVM para una seal con un ancho de banda de 160MHz
medida a 256QAM es de 47dB a 5,7GHz. El R&SSMBV100A destaca
tambin con una res-puesta en frecuencia de tan solo 0,2dB medidos a
lo largo de un ancho de banda 160MHz.
Para analizar seales segn IEEE802.11ac, el R&SFSV lleva a
cabo mediciones espectrales de emisiones espurias y emi-siones
fuera de banda, as como de la relacin de potencia de canal
adyacente. En el dominio temporal se dispone de numerosas
mediciones relativas a los parmetros de modu-lacin. El usuario
puede cambiar cmodamente entre las dis-tintas mediciones y los
resultados principales se pueden con-sultar en un grfico o en
formato tabular (fig.2 y fig.3). El manejo es muy confortable
gracias a la pantalla tctil.
El R&SFSV y el R&SSMBV100A son equipos universales
uti-lizados en el desarrollo y la produccin de estaciones base,
telfonos mviles y amplificadores. Otras aplicaciones que tambin
requieren grandes anchos de banda son LTE-Advan-ced, con una
demanda de ancho de banda de hasta 100MHz para medir la agregacin
de portadoras, o la predistorsin de amplificadores de banda ancha
para estaciones base multies-tndar y para medir impulsos de banda
ancha.
Markus Lrner; Martin Schmhling
Fig.2 El grfico superior muestra siete rfagas WLAN
demoduladas.
Debajo se representa el diagrama de constelacin de un 256QAM. La
per-
fecta disposicin de los puntos de la constelacin sobre el raster
demues-
tra la alta calidad de la seal. Si se observaran desviaciones en
el patrn,
estas ofreceran indicios sobre el origen del error.
Fig.3 Los resultados principales se pueden mostrar opcionalmente
en
formato tabular.
NOVEDADES 208/13 17
TECNOLOGAS INALMBRICAS | Generacin y anlisis de seal
-
Ejemplo de una aplicacin NFC
Cima A
Cima B
Cima C
Cima A
Cima B
Cima C
NFC NFC
NFC
18
Seales NFC normalizadas y definibles hasta el ltimo detalle con
solo pulsar un botnLa comunicacin de campo cercano (NFC: near field
communication) se abre paso en el da a da. Se ha
convertido en una funcin estndar, especialmente entre los
telfonos mviles de alta calidad. Para desarro-
llar y producir estos equipos se necesita disponer de seales NFC
que cumplan con el estndar; para gene-
rarlas se puede usar la familia de generadores de seal de
Rohde&Schwarz con la opcin R&SSMx-K89.
NFC: solo otro estndar ms de transmisin a corta distancia?A
diferencia de lo que sucede con los mtodos habituales de transmisin
de datos a corta distancia, p.ej. Bluetooth, la transmisin mediante
NFC est limitada a distancias mucho ms cortas (vase el cuadro de la
pgina19). Lo que a pri-mera vista parece una desventaja, es en
realidad la razn de que el NFC est abriendo nuevas reas de
aplicacin distintas de las del ejemplo de Bluetooth. Mientras que
las conexiones con un alcance de varios metros deben ser activadas
y autori-zadas de manera explcita por los usuarios en sus
dispositivos mviles para ahorrar energa y por motivos de proteccin
de datos, la autorizacin en el caso del NFC es mucho ms intui-tiva:
basta con juntar los equipos o colocarlos sobre ciertos terminales.
Gracias a esta sencilla maniobra, el NFC est pre-destinado para
usarse en una multitud de nuevas aplicacio-nes. Algunos
ejemplos:
Pago sin dinero en efectivo, usando el telfono mvil o una
tarjeta de pago.
Activacin fcil de una conexin WLAN en un restaurante. Al entrar,
el cliente sostiene brevemente su dispositivo mvil frente a un
terminal situado al lado de la puerta; el resto del proceso es
automtico. As no hace falta ingresar cdigos complicados y, al mismo
tiempo, el restaurante puede estar seguro de que este servicio
gratuito solo es utilizado por sus clientes.
Existen tambin usos ms exticos, p. ej. una aplicacin para
smartphones que sustituye el clsico sellado de las cre-denciales de
los excursionistas (fig.1).
Ensayos NFC en desarrollo y produccinMuchas de estas
aplicaciones requieren que equipos de dis-tintos fabricantes se
comuniquen entre s. A fin de garantizar la interoperabilidad, el
foro NFC ha establecido unos proce-dimientos de ensayo
estandarizados. Con ellos, descritos en la especificacin Test
Specifications / Cases for the NFC RF Analog Specification, los
fabricantes de equipos compatibles con NFC pueden verificar durante
el desarrollo y la produc-cin que sus productos cumplen los
requisitos establecidos en el estndar NFC.
En la comunicacin NFC, un equipo puede desempear dos roles
distintos. Si proporciona la energa necesaria para la transmisin
recibe la denominacin de polling device, que se suele abreviar como
poller. Si en vez de ello utiliza la energa proporcionada por otro
equipo compatible con NFC para res-ponder a este, est ejerciendo la
funcin de listening device (o listener). En el cuadro de la pgina19
se puede encontrar una breve introduccin a la tecnologa de
transmisin NFC. La especificacin del foro NFC mencionada
anteriormente con-tiene pruebas para ambas clases de equipos
NFC.
Fig.1 En el parque nacional del Alto Tatra, en Polonia, se han
colocado
etiquetas NFC en las cimas de las montaas. Gracias a ellas, y si
disponen
de un smartphone compatible con NFC y de la aplicacin
correspondiente,
los excursionistas pueden sellar su credencial electrnica en las
distintas
cumbres con tan solo acercar brevemente su equipo a la etiqueta
NFC.
TECNOLOGAS INALMBRICAS | Generacin y anlisis de seal
-
Principio NFC
Circuito electrnico
Circuito electrnico
Polling device Listening deviceCampo electromagntico
< 5 mm tip.
Pruebas en listeners
SMBV100A
Osciloscopio R&SRTO y software para PC
Listener (DUT)
Poller de referencia
Seal RF
SMBV100A: Hay alguien aqu?Listener (DUT): S, y estas son mis
caractersticas
Ensayos para listening devicesEn este grupo de ensayos, el
dispositivo bajo prueba (DUT: device under test) es un listener
(fig.2). Un generador, p.ej. el R&SSMBV100A de
Rohde&Schwarz, es el encargado de generar las seales del poller
y, adems, durante todo el tiempo que dure la prueba, de
proporcionar la energa nece-saria para la transmisin por medio de
una seal portadora de 13,56MHz. Para que esta seal de RF llegue al
DUT con la portadora y la seal modulada del poller se necesita
ade-ms una antena NFC de referencia (conocida como reference
polling device). La estructura de esta antena (y todo el sistema
electrnico correspondiente) est especificada con exactitud por el
foro NFC.
Si el listener funciona correctamente, su respuesta consiste en
modular el campo electromagntico del poller (modula-cin de carga).
La antena de referencia registra esta respuesta y la pone a
disposicin en un conector en forma de seal
Principios de la comunicacin de campo cercano NFCLas
transmisiones NFC tienen lugar a distancias de unos pocos
milmetros, p. ej. al colocar una tarjeta de pago sobre un terminal
o al juntar dos telfonos mviles. Uno de los equipos genera un campo
electromagntico con una frecuencia de 13,56MHz (fig.3). A
diferencia de lo que ocurre en otras transmisiones, p. ej. de
comunica-ciones inalmbricas, esta seal no se irradia en el espa-cio
(en campo lejano), sino que tiene lugar un acopla-miento inductivo
con el otro equipo en campo cercano, de manera parecida al
funcionamiento de un transformador.
El equipo que genera el campo recibe la denominacin de polling
device o poller, mientras que el otro equipo es el listening device
o listener (en este sentido, una tarjeta de pago tambin se la
considera un equipo). La transmisin de datos del poller al listener
tiene lugar mediante la modu-lacin de la amplitud del campo por
parte del poller, lo que es registrado por el listener.
Fig.3 Dos equipos se comunican mediante NFC a travs de un
campo electromagntico con una frecuencia de 13,56MHz.
Para la transmisin desde el listener hacia el poller se recu-rre
a lo que se conoce como modulacin de carga, es decir, el listener
absorbe del campo una cantidad de ener-ga que no es constante, sino
que la puede hacer variar con el tiempo (mediante cambios de
impedancia). La rea-limentacin provoca cambios en la amplitud del
campo alternante que pueden ser registrados por el poller.
NFC-A, NFC-B y NFC-FA lo largo del tiempo se han ido
estableciendo estndares diferentes (impulsados por distintas
empresas) para las transmisiones de campo cercano de este tipo. El
foro NFC ha seleccionado los ms importantes y los ha traspasado a
una especificacin NFC comn. No obstante, el hecho de que el estndar
del foro NFC est basado en varias normas precedentes se pone de
manifiesto en su divisin en los subestndares NFC-A, NFC-B y NFC-F.
Los tres subestn-dares funcionan con un campo de 13,56MHz. Pero
difie-ren en cmo se lleva a cabo la modulacin de amplitud de este
campo, en la codificacin de los smbolos transmiti-dos y en la
velocidad de transmisin.
En el caso de la modulacin de carga de NFC B, tambin se trata en
parte de BPSK. Sin embargo, en realidad no es una modulacin de fase
del campo en s, sino una modula-cin de fase de una subportadora
que, a su vez, modula la amplitud del campo de 13,56MHz.
Fig.2 Montaje tpico para ensayos en un listening device.
elctrica. Un sistema de anlisis de seales NFC, p. ej. el
osci-loscopio R&SRTO en combinacin con el software para PC
R&SFS-K112, la evala y ayuda a decidir si el listening device
ha superado la prueba.
NOVEDADES 208/13 19
TECNOLOGAS INALMBRICAS | Generacin y anlisis de seal
-
Ajuste de los parmetros de modulacin
Pruebas de pollers
SMBV100A
Osciloscopio RTO y software para PC
Poller (DUT)
Listener de referencia
Seal de
banda base
Trigger
Poller (DUT): Hay alguien aqu? R&SRTO al R&SSMBV100A:
Alguien nos est hablando.R&SSMBV100A (simula el listener): S,
estoy aqu y estas son mis caractersticas .Poller (DUT): El
intercambio de datos puede comenzar.
20
Fig.6 Los parmetros de modulacin permiten modificar con
flexibili-
dad los flancos de la seal. Se aprecia claramente el ajuste
artificial de una
sobreoscilacin del 5% tras el flanco ascendente.
Fig.4 Configuracin tpica para los ensayos de un polling
device.
Ensayos para polling devicesEn los ensayos de polling, el DUT
genera el campo de 13,56MHz para la transmisin NFC y lo modula con
una seal de poller. Para esta prueba tambin se necesita una antena
NFC de referencia, que se coloca en el campo del poller. La curva
envolvente de la seal recibida del poller es puesta a disposicin en
un conector y comprobada por el sistema de anlisis NFC. En algunas
pruebas de pollers esto basta para poder decidir si el DUT aprueba
o no.
Sin embargo, en otras pruebas con polling devices hace falta que
un generador de seal genere una respuesta de listener para
estimular al poller a emitir ms seales (fig.4). Para ello, el
sistema de anlisis activa el disparo del generador, que a
continuacin enva una respuesta apropiada en forma de seal de banda
base a la antena de referencia. El sistema electrnico de la antena
de referencia ejecuta entonces la modulacin de carga del campo
electromagntico del poller. Si el poller se comporta segn lo
establecido en el estndar, enva otra seal que se puede analizar
seguidamente.
La familia de generadores de seal de Rohde&Schwarz genera
todas las seales NFCA fin de generar con comodidad las seales del
poller y las del listener descritas anteriormente, la familia de
generado-res de seal de Rohde&Schwarz cuenta con la nueva opcin
R&SSMx-K89 para los generadores de seal vectorial actua-les
R&SSMU200A y R&SSMBV100A, as como para R&SAMU200A,
R&SSMJ100A y R&SSMATE200A. Las seales generadas con esta
opcin cumplen el estndar NFC y son compatibles con los tres
subestndares NFC-A, NFC-B y NFC-F (fig.5).
Estas seales se pueden parametrizar hasta el ms mnimo detalle.
Se puede, p.ej., variar la forma de los flancos o empeorar
artificialmente las seales mediante una sobreosci-lacin para
comprobar si el DUT tambin puede funcionar en condiciones adversas
(fig.6). Todos estos parmetros no solo se pueden fijar manualmente
a travs de la interfaz grfica de usuario, sino que el generador
tambin se puede controlar remotamente en tiempo real con comandos
SCPI va GPIB o ethernet para ejecutar ensayos automatizados.
Y para ir ms all de las pruebas bsicas que comprueban el
cumplimiento de la norma y poder as llevar a cabo ensa-yos ms
ambiciosos definidos por el usuario, la opcin R&SSMx-K89
permite combinar con total flexibilidad los dis-tintos comandos NFC
y formar secuencias extensas (fig.7). Se dispone tanto de comandos
simples, como los que se uti-lizan para buscar equipos y evitar
colisiones, como de coman-dos para la transmisin de datos con
protocolos basados en NFC-A / B /F (type 1 to 4 tag platform, ISO
DEP, NFC-DEP).
Fig.5 Men principal de la opcin R&SSMx-K89. Es compatible
con los
tres subestndares del foro NFC: NFC-A, NFC-B y NFC-F.
TECNOLOGAS INALMBRICAS | Generacin y anlisis de seal
-
Ensayos NFC: todo de un nico proveedorLa gama de productos de
Rohde&Schwarz para los ensayos NFC contiene todo lo necesario
para llevar a cabo las pruebas descritas. Como interfaz con el
campo NFC se dispone de un completo juego de antenas de referencia
(equipamiento de referencia del foro NFC R&SCSNFC-B8) [1].
Los equipos ya existentes de Rohde&Schwarz para pruebas de
comunicaciones inalmbricas se pueden ampliar con la funcionalidad
NFC sin necesidad de aadir ms equipos. Tam-bin se dispone del
software R&SFS-K112PC, que se puede utilizar para analizar las
seales NFC capturadas previamente con el osciloscopio R&SRTO o
con el analizador de seal y
Fig.7 Los comandos NFC se pueden agrupar de manera verstil
en
secuencias de mayor longitud. Tambin se ofrece compatibilidad
con los
comandos para protocolos basados en NFC-A / -B / -F (type1 to 4
tag plat-
form, ISO DEP y NFC-DEP).
Informacin adicional[1] Pgina de Rohde&Schwarz sobre la
tecnologa NFC / RFID:
http://www.rohde-schwarz.com/technology/nfc[2] Pgina del
R&SSMBV-K89 NFC A / B / F:
http://www.rohde-schwarz.com/product/smbvk89
Rohde&Schwarz es un miembro asociado del Foro NFC. NFC Forum
y el logotipo NFC Forum son marcas comerciales de Near Field
Communication Forum.
espectro R&SFSV. La nueva opcin R&SSMx-K89 est
dis-ponible para todos los generadores de seal vectorial de
Rohde&Schwarz actuales y completa la oferta de instrumen-tos de
T&M para NFC [2].
Bertram Fesl
NOVEDADES 208/13 21
TECNOLOGAS INALMBRICAS | Generacin y anlisis de seal
http://www.rohde-schwarz.com/technology/nfchttp://www.rohde-schwarz.com/product/smbvk89
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22
Fig.1 Sensor de potencia USB
R&SNRP-Z58 con adaptador para
gua de onda WR-10 (R900, WG-27)
de 75GHz a 110GHz.
INSTRUMENTACIN | Medidores de potencia
-
Transductor termoelctricoTermopila
aprox. 2 mm
Suministro coplanar de RF
Terminacin RF (primer calentador) Segundo calentador
Masa
Sensor de potencia con conector coaxial de 1mm mide
ininterrumpidamente desde CC hasta 110GHzHasta hace poco no haba en
el mercado ninguna solucin atractiva para medir la potencia en
fuentes de
banda ancha hasta 110GHz ni para calibrar los niveles de los
analizadores de redes con puertos de 1mm.
Los sensores de potencia disponibles para las bandas V y W se
basan en una tecnologa desfasada y solo
pueden registrar los componentes de seal que se encuentran
dentro de su banda de frecuencia. De ah
que las mediciones de banda ancha requieran el uso de varios
sensores armonizados. Pero este no es el
caso del nuevo sensor trmico de potencia R&SNRP-Z58, ya que
cubre sin interrupciones todo el rango de
frecuencia que va desde CC hasta 110GHz.
Detectamos una necesidad en el mercadoEl mercado dispone de una
oferta muy limitada de senso-res de potencia para aplicaciones en
el rango de las ondas milimtricas. Adems, muchos de estos sensores
hace tiempo que quedaron desfasados respecto al estado actual de la
tecnologa. Esto es as en el rango de frecuencia que va desde 67GHz
hasta 75GHz, pero tambin en la banda W (de 75GHz a 110GHz), para la
que solo existe un anti-guo tipo de sensor basado en diodos y un
vatmetro calori-mtrico. Con estos sensores no se puede, p.ej.,
registrar nin-guna seal por debajo de la frecuencia de corte
correspon-diente al tipo de gua de onda utilizado, lo que dificulta
medir la potencia en fuentes de banda ancha, como
fotodetectores
y fotorreceptores para ethernet 100G. Lo mismo se puede decir de
la calibracin de niveles de los analizadores de redes con puertos
de 1mm. En este caso, la nica posibilidad de calibracin disponible
hasta ahora consista en medir secuen-cialmente los distintos rangos
de frecuencia usando para ello sensores de potencia adecuados. Esta
operacin reque-ra adems un adaptador entre el conector de gua de
onda de los sensores de potencia y el puerto coaxial de la fuente.
Al margen de todas las operaciones necesarias y de la
impo-sibilidad de automatizacin, este procedimiento provoca un
fuerte desgaste del sensible puerto de 1mm. Este desgaste no se
debe solo a la necesidad de efectuar numerosos cam-bios de sensor,
sino tambin a la carga mecnica provocada por el gran peso propio y
el tamao considerable de los sen-sores de potencia de gua de onda
convencionales.
y la hemos satisfecho con un producto innovadorCon el nuevo
sensor trmico de potencia R&SNRP-Z58 (fig.1), los problemas
descritos ya son cosa del pasado. Su conector coaxial (macho) de
1mm permite medir todo el rango de frecuencia desde CC hasta 110
GHz de manera ininterrumpida. La potencia se mide en un rango que
abarca desde 0,3W (35dBm) hasta 100mW (+20dBm), de manera que el
rango de inters queda perfectamente cubierto. Este nuevo sensor de
potencia es adems ligero y manejable y se puede controlar
directamente va PC a travs de una interfaz USB. Otras
caractersticas destacadas son su alta velocidad de medicin, su
excelente linealidad, su trazabi-lidad impecable respecto a los
patrones primarios de renom-brados institutos metrolgicos
nacionales y la posibilidad de llevar a cabo una verificacin
interna. Gracias a todo ello, el
Fig.2 Estructura del transductor termoelctrico, un desarrollo
propio de
Rohde&Schwarz.
NOVEDADES 208/13 23
INSTRUMENTACIN | Medidores de potencia
-
Calibracin con referencia CC
Fuente de RF (objeto medido)
Referencia CC
Transductor termoelctrico
P+
PDC
PHF
Sensor de potencia R&SNRP-Z58
Mdulo de entrada del R&SNRP-Z58
Suministro coplanar de seal
Conductor coplanar
Transductor termoelctrico (capa RF)
Procesamiento de seal analgica
Transicin coaxial-coplanar
24
R&SNRP-Z58 no solo es la primera opcin para medir la
potencia en interfaces coaxiales de 1 mm, sino que tambin puede ser
un perfecto sustituto de los sensores de potencia de gua de onda en
muchas otras aplicaciones (vase el cua-dro de la pgina25).
El sensor de potencia de 110GHz, R&SNRP-Z58, forma parte de
la serie R&SNRP de Rohde&Schwarz y presenta todas las
caractersticas fundamentales de esta. Su componente princi-pal es
el transductor termoelctrico de calentamiento indirecto, un
desarrollo propio de Rohde&Schwarz que ana unos valo-res de
adaptacin excelentes con un elevado rango dinmico y un tiempo de
respuesta de unos pocos milisegundos (fig.2). La conexin al mdulo
de entrada de RF tiene lugar a travs de una transicin de banda
ancha (para la que se ha solicitado una patente) que transforma el
campo de la onda incidente (de simetra radial) y lo adapta a la
distribucin de campo de la entrada coplanar del transductor y, al
mismo tiempo, pro-porciona un extraordinario aislamiento trmico
(fig.3). Estas y otras medidas adoptadas en el diseo trmico
permiten que el drift, es decir, valor de la deriva del punto cero
sea despre-ciable al enroscar el sensor o cuando la temperatura
ambiente vara. La deriva que cabe esperar si las condiciones
ambienta-les permanecen constantes es prcticamente nula, ya que la
arquitectura de la cadena de procesamiento de la seal garan-tiza la
supresin total del ruido 1/f. De ah que, en muchos casos, el ajuste
a cero efectuado de fbrica resulte plenamente suficiente. Gracias a
ello, tambin ha sido posible renunciar a la funcin de ajuste
interno a cero, que no habra supuesto ninguna mejora adicional y
habra dado lugar a interrupciones prolongadas y asncronas durante
la medicin.
Tensin de referencia CC internaA fin de verificar el transductor
termoelctrico y la cadena de procesamiento analgico de la seal
conectada a este, el sensor de potencia R&SNRP-Z58 cuenta con
una referen-cia de CC (fig.4) que hace prescindible la calibracin
con una fuente de referencia externa de 50MHz. Adems no hace
falta separar ni una sola vez el sensor de potencia del objeto
medido, siempre que este entregue una seal suficiente-mente
estable. Gracias a una reproducibilidad del orden de 104, la
verificacin por medio de la referencia de CC inte-grada es muy
superior a una calibracin externa efectuada con seales de RF.
La calibracin de fbrica a ms de 200 frecuencias es
per-fectamente trazable a los patrones primarios de los insti-tutos
metrolgicos nacionales de la Repblica Federal de Alemania y de los
Estados Unidos (Physikalisch- Technische Bundesanstalt (PTB) y
National Institute of Standards and Technology (NIST),
respectivamente). En este sentido, Rohde&Schwarz se beneficia
del uso de un microcalorme-tro que ha sido puesto en funcionamiento
recientemente por el PTB y que cubre por completo toda la banda W.
La incerti-dumbre de calibracin del nuevo sensor de potencia en
este rango se encuentra entre el 6,0% y el 7,0% (medida segn la
norma GUM con un factor de cobertura igual a dos).
Indicacin de potencia de alta linealidadDurante el desarrollo se
ha prestado gran importancia a con-seguir una elevada linealidad de
la indicacin de potencia, propiedad importante para las mediciones
relativas. Afecta a las mediciones escalares de atenuacin,
amplificacin y reflexin, as como a las mediciones indirectas de
potencia a travs de acopladores direccionales, etc., en las que la
refe-rencia absoluta se obtiene mediante la calibracin del sistema
a un nico nivel. Con una incertidumbre de linealidad de mx. 0,23%
(0,01dB), el R&SNRP-Z58 se encuentra al nivel de los sensores
de potencia clsicos basados en termistores, en los que una
sustitucin de CC proporciona una mayor linea-lidad. En el
R&SNRP-Z58 se renuncia a esta por motivos de velocidad de
medicin. En su lugar se lleva a cabo una correccin numrica de la
linealidad, basada en una calibra-cin de fbrica del transductor
termoelctrico con tensin continua y que permanece inalterada a lo
largo de la vida til del sensor.
Fig.4 Circuito de calibracin interna con tensin continua.Fig.3
Mdulo de entrada de RF con transicin coaxial-coplanar.
INSTRUMENTACIN | Medidores de potencia
-
Velocidad de medicin La velocidad de medicin alcanzable equivale
a la de los sen-sores de potencia termoelctricos modernos, pero en
ciertos casos depende fuertemente de la aplicacin. Si se trata
ni-camente de adquirir la mayor cantidad posible de resultados en
un periodo de tiempo determinado, el modo de funciona-miento con
almacenamiento temporal permite efectuar 500 mediciones por
segundo. El tiempo de apertura para cada punto de medicin se puede
ajustar exactamente a medio milisegundo; la medicin puede ser
espontnea o por dis-paro. Si se renuncia al almacenamiento temporal
y cada valor medido se enva individualmente, cada segundo se pueden
llegar a obtener hasta 350 resultados de prueba activada por
disparo. Si el valor de potencia es pequeo y resulta nece-sario
promediar varios resultados para conseguir una mayor estabilidad
del resultado, lgicamente la velocidad efectiva de medicin
disminuye. No obstante, en comparacin con otros productos para la
banda W, los factores de promediacin que requiere el R&SNRP-Z58
son menores gracias a que su ruido
Pese a que el sensor de potencia R&SNRP-Z58 ha sido
desarro-llado con conectores de 1mm para aplicaciones de banda
ancha, tambin se puede utilizar para interfaces de gua de onda si
se cuenta con el adaptador apropiado (fig.5). Con ello se abren
posi-bilidades completamente nuevas en estas aplicaciones. As pues,
un nico R&SNRP-Z58 basta en principio para medir la potencia en
cualquier interfaz en el rango de frecuencia hasta 110GHz. De este
modo es muy sencillo medir en las bandas de frecuencia que no
cuentan con ningn sensor de potencia de gua de onda en el mercado,
p.ej., la banda WR-12 (R740, WG-26) de 60GHz a 90GHz. Lgicamente,
en este caso tambin se podra equipar un sensor de potencia de gua
de onda para la banda WR-10 con una transicin a WR-12, pero esta
combinacin no resulta demasiado atractiva. La gran longitud del
sensor de gua de onda aumentara todava ms, y el ya de por s pequeo
rango de frecuencia que-dara reducido por la interseccin con la gua
de onda del objeto medido, es decir, limitado a la banda de 75GHz a
90GHz.
Adems de la posibilidad de uso universal, la utilizacin del
R&SNRP-Z58 en aplicaciones de gua de onda cuenta con otros
argumentos contundentes que compensan ms que de sobra la desventaja
de la adaptacin. Entre estos se cuentan la velocidad de medicin
notablemente superior, la eliminacin del complicado ajuste a una
fuente de referencia de 50MHz, una mayor estabili-dad a la
temperatura, la impecable trazabilidad de la calibracin, el
principio de medicin de tipo trmico y por ltimo, pero no menos
importante, el funcionamiento sin una unidad base especial.
La atenuacin del adaptador previo y su interaccin con la entrada
del sensor de potencia se pueden compensar de manera elegante
mediante la tcnica del embedding. El R&SNRP-Z58, al igual que
todos los sensores de potencia de la serie R&SNRP, dispone para
ello de una funcin de correccin de los parmetrosS. Esta
permite guardar en el sensor los cuatro parmetros S del
adapta-dor para mltiples frecuencias, lo que permite tenerlos en
cuenta en el resultado de la medicin sin necesidad de que el
usuario intervenga. El efecto de la reflexin que se produce en la
entrada de la gua de onda del sensor de potencia, ligeramente
incre-mentado por la presencia del adaptador, solo se puede
compen-sar mediante la correccin de gamma. Este mtodo tambin est
implementado en el R&SNRP-Z58, pero requiere el conocimiento
del complejo coeficiente de reflexin en la salida del objeto
medido. Si este se conoce, la incertidumbre restante por error de
adaptacin se puede despreciar. De lo contrario, es preciso esti-mar
el posible efecto del error de adaptacin en el resultado, al menos
si se exige una precisin elevada y si las condiciones de adaptacin
del objeto medido son deficientes.
propio es notablemente inferior. Los tiempos de estableci-miento
resultantes son hasta diez veces ms cortos que antes, lo que
permite medir valores de hasta 10dBm sin apenas retardo y, al mismo
tiempo, con la suficiente estabilidad
Robustez y alta precisin mecnicaEl conector de 1mm del
R&SNRP-Z58 es un elemento deci-sivo para la adaptacin,
reproducibilidad y resistencia del nuevo producto. De ah que
Rohde&Schwarz haya optado por la fabricacin propia y lo someta
a un riguroso control de calidad. Adems, la tuerca de unin del
conector se apoya sobre un rodamiento de bolas. Esto permite
enroscar manual-mente el sensor de potencia con tanta precisin que
se puede renunciar al uso de una llave dinamomtrica. Por otra
parte, el desgaste del conector se ha reducido gracias a que el
menor rozamiento impide la rotacin del conductor exterior al
apretar la tuerca de unin.
Thomas Reichel
Mediciones de potencia en cualquier interfaz en el rango de
frecuencia hasta 110GHz
Fig.5 Sensor de potencia R&SNRP-Z58 con adaptador para gua
de
onda WR-10 (R900, WG-27) de 75GHz a 110GHz.
NOVEDADES 208/13 25
INSTRUMENTACIN | Medidores de potencia
-
26
La mejor opcin: sensores de potencia USB de Rohde&SchwarzEn
el transcurso de unos pocos aos, los sensores de potencia con
interfaz USB para sistemas de radiofre-
cuencia y microondas han logrado sustituir a la combinacin de
sensor de potencia analgico con unidad
base analgico-digital. Las causas principales fueron el menor
costo de la interfaz USB y su aplicacin
universal, ya que est ampliamente difundida. Otro factor menos
conocido es que el diseo de un medidor
de potencia completamente integrado en el sensor ha resultado
ser una condicin previa para continuar
con el desarrollo de los equipos medidores de potencia en cuanto
a su funcionalidad y calidad.
Por qu sensores?Los medidores de potencia ocupan una posicin
especial entre los equipos de medicin de radiofrecuencia: son los
nicos que se conectan directamente al objeto medido, es decir, sin
un cable de conexin de RF. Esto se debe princi-palmente a su
cometido, que consiste en registrar la poten-cia del objeto medido
usando una terminacin de impedancia apropiada. Un cable, incluso si
estuviera unido de forma fija al medidor de potencia, no hara ms
que empeorar la adapta-cin y la reproducibilidad.
Dado que no es posible conectar un instrumento completo (de
varios kilogramos de peso) directamente en la conexin de RF del
objeto medido, hace ya tiempo que se opt por separar el transductor
de radiofrecuencia del resto del equipo y por integrarlo en un
sensor de potencia de pequeo tamao. As este se puede conectar
directamente y no tiene ms que transmitir a la unidad base la seal
de salida del transductor, que es de baja frecuencia y poco
crtica.
Fig.1 Seleccin de
sensores de potencia
de la serie R&SNRP.
INSTRUMENTACIN | Medidores de potencia
-
Esta solucin se impuso en el mercado, pero al final no consi-gui
responder a las exigencias planteadas, sobre todo, por el sector de
las comunicaciones inalmbricas digitales: los cos-tos de fabricacin
y, por lo tanto, los precios de venta apenas disminuyeron pese a
todos los avances de la electrnica, la funcionalidad segua siendo
escasa y la velocidad y precisin de la medicin estaban limitadas
por este esquema de equipo dividido. Para superar estas barreras no
haba ms opcin que integrar en el sensor la funcionalidad de la
unidad base.
El papel de Rohde&Schwarz como pionero de la integracinA
mediados de los aos 90, la miniaturizacin y el rendi-miento de los
componentes electrnicos haban avanzado de tal manera que la
integracin por fin se poda llevar a la prc-tica. Rohde&Schwarz
fue el primero en responder al desafo y desarroll los sensores de
potencia direccionales R&SNRT-Z controlables a travs de la
interfaz RS-422. Estos sensores no solo podan funcionar con la
unidad base digital R&SNRT, concebida especficamente para ello,
sino que tambin se podan manejar va PC a travs de las interfaces
RS-232 y PC Card. Este diseo se convirti en la nueva referencia y
fue ampliamente imitado por la competencia.
Los medidores de potencia integrados cosecharon gran
popu-laridad cuando fueron lanzados al mercado con los sensores de
potencia de la serie R&SNRP-Z con interfaz USB (fig.1) a
principios de los aos 2000. Se han beneficiado enorme-mente de la
atraccin que provoca esta interfaz, por lo que no solo se utilizan
como accesorios para los instrumentos de T&M ms diversos, sino
que hasta pueden transformar una tableta o un telfono mvil en un
medidor de potencia (vase la portada*). Pero aparte de la amplsima
difusin de la inter-faz USB, que es la ms conocida, existen otras
razones para su xito.
Pequeo, ligero y a buen precioAprox. 2/3 de los costos de un
medidor de potencia se deben a la unidad base. Si la funcionalidad
de medidor se integra en el sensor, y si se dispone de un PC u otro
instrumento para reproducir los resultados, los costos se pueden
reducir a la mitad en comparacin con los sistemas anteriores.
Esta nueva solucin an es ms ventajosa cuando se com-paran los
sensores integrados de banda ancha con los anali-zadores de
potencia de pico, que presentan funciones equi-valentes. Estos
ltimos ocuparon durante mucho tiempo una posicin especial entre los
medidores de potencia, ya que
podan analizar seales pulsadas o moduladas y representar-las en
el dominio temporal. Dado que el despliegue de ins-trumentacin que
requieren es notablemente superior al de los medidores de potencia
convencionales, an hoy siguen siendo bastante ms caros. Un ejemplo
de ello es la costosa interfaz del sensor de un equipo de este tipo
(fig.2), pero cuyo cable de conexin siempre efecta el
resultado.
Los sensores integrados de banda ancha, p.ej. de la serie
R&SNRP-Z 8x, se pueden producir por una fraccin del costo de
los analizadores de potencia de pico y, sin embargo, ofrecen casi
las mismas prestaciones por las que estos son conocidos: 30MHz de
ancho de banda de vdeo, 13ns de tiempo de subida, frecuencia de
muestreo en tiempo real de 80 millones de muestra/s, disparo
externo y determinacin automtica de los parmetros de impulso. La
longitud del cable de conexin no influye en absoluto. Los sensores
de Rohde&Schwarz cuentan adems con la ventaja de disponer de un
rango dinmico tan grande que no tiene competencia y una funcin
ultrarrpida de anlisis estadstico.
Tan importante como el ahorro en el costo es la reduccin de peso
y volumen: si se opta por un medidor de potencia inte-grado, el
potencial de ahorro puede llegar a superar el 90%.
Mejor y ms preciso sin unidad baseLa interfaz estandarizada
monocanal de los sensores de potencia convencionales es su mejor
fortaleza y, al mismo tiempo, su principal debilidad. Por una parte
permite usar dis-tintos sensores en una misma unidad base, pero por
otra limita enormemente la capacidad de procesar la seal. Donde
esta caracterstica se hace ms patente es en los sensores
multitrayecto, de una importancia inmensa hoy en da. Dado que solo
se pueden hacer funcionar mediante la transmisin secuencial de las
seales del detector a una unidad base cl-sica, sus posibilidades
apenas se pueden aprovechar. No solo porque el cambio de trayecto
da lugar a retardos de conmu-tacin y efectos de histresis, sino
tambin porque el canal estandarizado es poco apropiado, tanto para
mediciones sin-cronizadas con las seales en ventanas temporales
como para medir la potencia de la seal envolvente.
En cambio, los sensores multitrayecto con procesamiento de seal
integrado permiten usar un diseo que se adapta a las
Fig.2 Comparacin de tamao entre las interfaces de los sensores
de
potencia (a escala): analizador de potencia de pico (izquierda),
interfaz
estandarizada para R&SNRP (centro) y micro-USB.
* La aplicacin gratuita para equipos Android Power Viewer Mobile
est dispo-nible en Google play. La nota de aplicacin
correspondiente Using R&SNRP-Z Power Sensors with Power Viewer
Mobile for Android Handheld Devices de Rohde&Schwarz se puede
descargar de Internet (trmino de bsqueda: 1MA215).
NOVEDADES 208/13 27
INSTRUMENTACIN | Medidores de potencia
-
Composicin de incertidumbres de medicin
Unidad base
Unidad base durante la calibracin
Fuente de referencia 1 mW / 50 MHz
Factor de calibracin
Desajuste
Deriva del punto cero
Ruido
Desajuste durante la calibracin1,3 % [< 3,0 %] 1,1 % [<
1,6 %]
1,1 %
0,25 %
0,91 %
0,41 %
0,50 %
0,50 %
0,40 %
28
propiedades de este tipo de detector. Para ello, las seales de
los trayectos (tres como mximo) se procesan en paralelo de tal modo
que siempre se dispone de un valor de medicin vlido. As desaparece
la necesidad de repetir una medicin porque el trayecto elegido se
encontraba sobrecargado o con demasiado poca carga. Por otra parte,
todo el canal se puede disear de manera que permita realizar
mediciones de poten-cia sincronizadas con las seales, p.ej., seales
de comunica-cin con estructura TDMA.
Se podra pensar que el diseo clsico tiene al menos la ven-taja
de una mayor precisin. Pero precisamente los sensores
termoelctricos, ya de por s muy precisos, demuestran que las
soluciones integradas pueden ser todava mejores. Esto se debe a que
las unidades base analgicas tambin presentan errores, los cuales
son menos frecuentes en los diseos inte-grados (fig.3).
Pero la supresin de la unidad base an tiene ms ventajas. Como el
resultado ya solo depende del sensor de potencia, las mediciones de
potencia relativas se pueden ejecutar con poca incertidumbre, los
resultados se pueden reproducir mejor y la deriva del punto cero se
puede compensar durante la fabricacin de manera especfica para cada
sensor. La pre-cisin en las mediciones de potencia relativas
aumenta con-siderablemente: en vez de una incertidumbre (tipoB) de
al menos el 1% para el sistema sensor-unidad base con un medidor de
potencia clsico, con los sensores termoelctri-cos integrados de la
serie R&SNRP-Z5x sta no rebasa el 0,23% en todo el rango de
medicin de potencia.
Usar fuentes de referencia de 50MHz est desfasadoLa tpica fuente
de referencia de los medidores de potencia clsicos no se utiliz
desde el principio. Su introduccin se
produjo cuando se pas de los sensores de potencia basados en
termistores, actualmente anticuados, hacia otros modelos de tipo
termoelctrico. Mientras que los primeros eran esta-bles a largo
plazo de manera inherente gracias a la sustitucin CC, esta
afirmacin no se poda generalizar para los detecto-res
termoelctricos y basados en diodos. Esta es la razn por la que, an
hoy, nuestros competidores no calibran estos lti-mos de manera
absoluta, sino solo de manera relativa res-pecto a una referencia
de 50MHz. La referencia absoluta la proporciona una fuente de
referencia de 50MHz montada en la unidad base.
Pese a que Rohde&Schwarz ya tom desde el principio un camino
diferente con sus sensores de potencia de calibracin absoluta de
las familias R&SNRV y R&SNRP, la fuente de 50MHz no dejaba
de ser un accesorio importante para veri-ficar que los sensores
(pese a su estabilidad demostrable a largo plazo) no hubieran
sufrido ningn dao.
Desde la perspectiva actual, el uso de la fuente de referen-cia
externa se ha quedado desfasado. Por una parte, su utili-zacin
significa que el sensor de potencia se debe separar del objeto
medido para conectarlo a la fuente, operacin que no solo es
laboriosa y poco prctica, sino que a menudo resulta imposible de
llevar a cabo. Por otra parte, la incertidumbre de la fuente misma
es la que hace plantearse la conveniencia de su uso. Su valor de
entre el 0,4% y el 1,2% se encuentra muy por encima de la deriva
observable, por lo que la nica utilidad real es la deteccin de
graves desperfectos.
El impulso decisivo para cambiar el diseo existente lo han
vuelto a proporcionar los sensores de potencia USB. Como en el
lugar de utilizacin no se dispone por lo general de fuentes de
referencia de 50MHz, la verificacin solo se puede efec-tuar en los
sensores en s. Esta solucin se adopt por pri-mera vez, y con un
nivel de precisin muy elevado, en los
Fig.3 Composicin de la incertidumbre absoluta en las mediciones
de potencia con un sensor de potencia de tipo termoelctrico para
una aplicacin
habitual: frecuencia de la seal 2GHz, nivel de potencia 3 dBm,
ROE de la fuente 1,10. Izquierda: equipo clsico de diseo actual
para medir la poten-
cia; derecha: R&SNRP-Z51 (modelo .03). Los valores numricos
representan la incertidumbre ampliada segn la norma GUM con k=2. En
negrita:
incertidumbre de medicin total ampliada tras la suma de las
incertidumbres cuadrticas y parciales. Valores entre parntesis:
suma de las incertidum-
bres parciales tras la adicin lineal.
INSTRUMENTACIN | Medidores de potencia
-
AD
+
AD
AD
19 dBma +7 dBm
Pi
67 dBma 13 dBm
+1 dBma +23 dBm
Pm
Disparo externo
Seccionador (chopper)
Correccin de errores Ponderacin
34 dB
14 dB
Concepto de 3 trayectos Comparacin de los tiempos de medicin
10
1
0,1
0,01
0,001
Tiem
po d
e m
edic
in/
s
40 20 10 0 10 20 2330
Nivel en dBm
Mejor competidor (2 trayectos)NRP-Z11 / -Z21 / -Z31 (3
trayectos)
sensores termoelctricos de la serie R&SNRP-Z5x (vase la
pgina22). Estos sensores contienen un circuito de referen-cia
basado en una fuente de corriente continua de alta esta-bilidad,
cuya seal de salida se puede superponer a la seal medida. Con ello
se puede evaluar en pocos segundos el sen-sor co
![Ppt0000005 [Sólo lectura] - SEMCCsemcc.com/diplome/download.php?f=Demografia+y... · experiencias de envejecimiento (p.ej. por estado de salud o estado civil) y compararlas por cohorte](https://img.pdfslide.us/doc/110x75/5fd4e8652456e1672964f372/ppt0000005-slo-lectura-experiencias-de-envejecimiento-pej-por-estado-de.jpg)
