ALLGEMEINE MESSTECHNIK

Audioanalysatoren

44187

BILD 1

Der Audioanalysator R&S®UPV zeigt, was heute in der Audiomesstechnik möglich ist.

Audioanalysator R&S®UPV

Die Referenz in der Audioanalyse Bis an die Grenzen des Machbaren

Hochauflösende digitale Medien wie die Audio-DVD stellen extreme Anfor-

Der Audio Analyzer ¸UPV (BILD 1) ist ein neues Kompaktgerät für alle in der Audiowelt vorkommenden Messungen. Professionelle Anwender im Studiobereich sowie in der Hi-Fi- und Audiogeräte-Entwicklung und -Fertigung finden im R&S®UPV ein Messmittel mit technischen Eigenschaften an der Grenze des Machbaren. Hochauflösende digitale Medien wie die DVD sind damit ebenso souverän zu meistern wie analoge Messungen bis 250 kHz. Die herausragende Technik des Analysators geht dabei Hand in Hand mit einfacher Bedienung und Zukunftssicherheit. So lassen sich z.B. künftige Audioschnittstellen einfach über Steckkarten nachrüsten.

derungen an die Messtechnik. Der neue Audioanalysator R&S®UPV meistert sie mit Bravour– und setzt auch sonst neue Glanzlichter in der Audioanalyse.

Neues von Rohde&Schwarz

16

Heft 183 (2004/III)

Der Analysator im R&S®UPV misst Pegel-, Frequenz-, Phase und Klirrfaktor, führt schnelle und genaue Frequenzgangmessungen durch, stellt gleichzeitig die Signale im Frequenz- und im Zeitbereich dar, kann die Audiosignale über Lautsprecher wiedergeben und vieles mehr. Eine digitale Filterbank mit Bewertungs- und frei definierbaren Filtern lässt keine Wünsche offen. Der Generator im R&S®UPV erzeugt alle im Audiobereich benötigten Signale im Frequenzbereich bis 80 kHz: von Sinus- und Intermodulationssignalen über Rauschsignale bis hin zum Multisinus mit mehreren Tausend Einzellinien. Wem das nicht reicht, der verwendet den eingebauten Arbitrary-WaveformGenerator oder spielt Signale im WAVFormat von der Festplatte ab. All diese

Jede Menge Besonderheiten

Signale können durch einen zuschaltbaren digitalen Equalizer mit frei wählbarem Sollfrequenzgang oder auch im Zeitbereich gefiltert ausgegeben werden.

◆ Messbandbreite bis 250 kHz ◆ Zweikanalige Signalverarbeitung für maximale Messgeschwindigkeit ◆ Gleichzeitige Durchführung mehrerer Messungen ◆ Grafische Darstellung aller Messergebnisse (BILD 2) ◆ FFT-Analyse mit bis zu 256 k Punkten ◆ Generator für sämtliche Audiosignale bis 80 kHz ◆ Zweikanaliger analoger Generator ◆ Sinus bis 200 kHz ◆ Filter für Analysator und Generator ◆ Digitale Audioschnittstellen mit Abtastraten von 30 kHz bis 200 kHz ◆ Einschubkarten für zusätzliche Audioschnittstellen, z.B. für I2S

Mit der Option Digital Audio I/O R&S®UPV-B2 steht diese Signalvielfalt auch an den digitalen Audioschnittstellen (AES/EBU, S/P-DIF und optisch) zur Verfügung, zusätzlich können die physikalischen Parameter wie Pegel, Jitter oder Sample-Frequenz analysiert werden.

Wegweisendes Analysekonzept Der gesamte analoge Messzweig vom Eingang über den A/D-Umsetzer bis zum DSP ist echt zweikanalig ausgeführt. Dies vermeidet bei Stereomessungen zeitraubende Umschalt- und Einschwingvorgänge. Der R&S®UPV führt alle Messungen mit Hilfe digitaler Signalverarbeitung durch. Analoge Messbaugruppen unterziehen die zu messenden Signale zuerst einer aufwändigen Vorverarbeitung (fein aufgelöste Pegelstufung und Grundwellenunterdrückung bei Verzer-

BILD 2

rungsmessungen), bevor sie digitalisiert und den digitalen Messroutinen zugeführt werden. Dieses Konzept ermöglicht eine höhere Messdynamik, als sie

Messergebnisse stellt der R&S®UPV numerisch und grafisch übersichtlich dar.

der intern verwendete 24-Bit-Umsetzer bietet und garantiert eine Leistungsfähigkeit und Vielseitigkeit, die rein analog oder rein digital messenden Geräten weit überlegen ist. Die Bedienung des Analysators und die Messverfahren sind stets gleich, egal, ob an analogen und digitalen Schnittstellen gemessen wird – ein nicht zu unterschätzender Gesichtspunkt bei wechselnden Anwendungen. So können zum Beispiel die Messergebnisse vor und hinter einem Umsetzer direkt miteinander verglichen werden. Alle Messfunktionen und Testsignale stehen sowohl an den analogen als auch an den digitalen Schnittstellen zur Verfügung. Es kann somit an jeder beliebigen Stelle eines gemischt analog-digitalen Übertragungsweges gemessen werden. Erst dies ermöglicht die effiziente und lückenlose Fehlersuche. In aller Regel werden erheblich höhere Messgeschwindigkeiten erreicht, als dies mit analoger Technik möglich ist, weil digitale Messroutinen ihre Messgeschwindigkeit stets an die aktuelle Eingangsfrequenz anpassen können.

Umfassende Messfunktionen ◆ Pegel, sowohl selektiv als auch breitbandig mit Effektiv-, Spitzen- oder Quasispitzen-Bewertung ◆ Rauschabstand ◆ Verzerrungen (Klirrfaktor, THD + N, SINAD). Die einzelnen Oberwellen können grafisch als Balkendiagramm oder das gesamte Frequenzspektrum der Verzerrungen dargestellt werden ◆ Intermodulation (Modulationsfaktor, Differenztonfaktor, Dynamische Intermodulation). Die einzelnen Störkomponenten sind grafisch als Balkendiagramm darstellbar ◆ Ein digitales Vor-Filter kann unabhängig von der Messfunktion in den Signalzweig eingeschleift werden, z.B.

Neues von Rohde&Schwarz

17

Heft 183 (2004/III)

ALLGEMEINE MESSTECHNIK

◆ ◆ ◆ ◆

Audioanalysatoren

Filter – alle digital

ein A-Filter für die akustische Bewertung. Je nach Messfunktion lassen sich bis zu drei weitere Filter dazuschalten Frequenz, Phase und Gruppenlaufzeit Komplexe FFT (Betrag und Phase) mit bis zu 256 k Punkten Post-FFT für Pegel-, Verzerrungs- und Intermodulationsmessungen Waveform-Funktion zur Darstellung der Messsignale im Zeitbereich

Durch die digitale Realisierung steht dem Anwender quasi eine unendliche Anzahl von Filtern zur Verfügung – und zwar auch für die Messung an analogen Schnittstellen. Man braucht nur die Filterart (z.B. Hoch- / Tiefpass, Bandsperre usw.) sowie Frequenz und Dämpfung zu wählen, um ein neues Filter in den Messkanal des Analysators oder in den Pfad des Generatorsignals einzuschleifen. Neben diesen anwenderdefinierbaren Standard-Filterfunktionen bietet der R&S®UPV selbstverständlich alle gängigen Bewertungsfilter (z. B. A-Filter, CCITT-Filter oder CCIR-2k-WeightingFilter) für normgerechte Messungen.

Mehrere Messfunktionen können gleichzeitig ausgewertet werden. So ist es beispielsweise möglich, an einem Messobjekt den Ausgangspegel, die Frequenz und Phase sowie die Verzerrungen zu messen und gleichzeitig das Ausgangssignal als Zeitfunktion (Waveform-Analyse) und im Frequenzbereich (FFT-Analyse) grafisch darzustellen.

Testsignale für alle Fälle

◆

◆

◆

◆

Beispiel zur Kompensation des Frequenzgangs des Messaufbaus Stereo-Sinus: Frequenz, Pegel und Phase sind in jedem Kanal frei wählbar. Mit der Option R&S®UPV-B3 steht diese Funktion auch an den analogen Ausgängen zur Verfügung Zweitonsignale für Intermodulationsmessungen (Amplitudenverhältnisse und Frequenzen sind kontinuierlich einstellbar) Testsignal zur Messung der Dynamischen Intermodulationsverzerrung DIM Multitonsignale aus bis zu 7400 Frequenzen mit wählbarer Amplitudenverteilung (das Frequenzraster lässt sich an das Analysatorraster der FastFourier-Transformation koppeln und gestattet so, den Frequenzgang eines Messobjekts in einem Durchgang schnell und exakt zu ermitteln)

◆ Sinussignale, denen ein Equalizer mit frei wählbarem Sollfrequenzgang nachgeschaltet werden kann, zum

Bestens bedient Basierend auf dem Betriebssystem Windows XP® Embedded bietet der R&S®UPV eine moderne und intuitive Bedienoberfläche. Von seinem Vorgänger, dem Audioanalysator R&S®UPL, wurden wichtige Merkmale der Bedienstruktur sowie die Bezeichnungen der Einstellzeilen und Funktionen weitestgehend übernommen, Umsteiger finden sich deshalb schnell mit dem neuen Gerät zurecht. ◆ Alle Einstellungen werden in „Panels“ vorgenommen, in denen alle zusammengehörigen Funktionen und Einstellungen zusammengefasst sind. Sie können auf dem farbigen SVGA-LCD beliebig angeordnet und skaliert (auch minimiert und geschlossen) werden ◆ Für eine bessere Übersichtlichkeit lassen sich die Panels auf bis zu fünf virtuelle Bildschirme

����������� ����������� ����� �������������

�������� ������

BILD 3

Komfortabel: Zwischen bis zu fünf virtuellen Bildschirmen lässt sich per Tastendruck blitzschnell wählen.

Neues von Rohde&Schwarz

18

Heft 183 (2004/III)

◆ Arbitrary-Signal: Der R&S®UPV erzeugt einen beliebigen Spannungsverlauf aus bis zu 16384 Punkten ◆ Sinus-Burst und Sinus2-Burst mit einstellbarer Intervall- und On-Zeit sowie wählbarem Low-Pegel ◆ Rauschen mit verschiedenen Amplitudenverteilungsfunktionen ◆ AM und FM für Sinussignale ◆ Gleichspannung, auch als Offset zu den übrigen Signalen ◆ Dither mit einstellbarem Pegel und verschiedener Amplitudenverteilung, das den digitalen Audiosignalen zugefügt werden kann

Technische Daten – vom Feinsten

Messungen an digitalen Audioschnittstellen

Pegelunsicherheit 0,05 dB Frequenzgang 0,01 dB Eingangsrauschen typisch 1 µV SINAD typisch 115 dB analog, 145 dB digital ◆ Analoge Sinussignale mit einem Oberwellenabstand von typisch 120 dB ◆ Rauschteppich bei der FFT typisch –140 dB analog, –170 dB digital ◆ Maximale Frequenzauflösung der Fast-Fourier-Transformation von 0,2 Hz

Mit der Option R&S®UPV-B2 verfügt das Gerät über symmetrische, unsymmetrische und optische Ein- und Ausgänge für den Anschluss von professionellem Studio-Equipment und von Consumer-Geräten. Zusätzliche Ein- und Ausgänge an der Geräterückseite ermöglichen die Synchronisation auf Audioreferenzsignale, auf Wordclock oder Bitclock, sowie das Erzeugen solcher Synchronisationssignale. Generator und Analysator lassen sich unabhängig voneinander mit variablen Taktraten von 30 kHz bis 200 kHz betreiben.

◆ ◆ ◆ ◆

Sweep linear oder logarithmisch wodurch schnellste Sweep-Durchläufe erreicht werden. Auch ein Zeitraster (fest oder variabel, von einer Datei gelesen) oder die manuelle Fortschaltung des „gesweepten“ Parameters per Drehknopf ist möglich.

Frequenz und Pegel der Signale können mit linearer oder logarithmischer Fortschaltung „gesweept“ werden. Der Generator lässt sich auf die Messfunktion des Analysators synchronisieren,

(Screens) verteilen, auf die sehr schnell per Tastendruck umgeschaltet werden kann (BILD 3). So lassen sich z.B. selten benötigte KonfigurationsPanels in einem Screen zusammenfassen oder beispielsweise in einem weiteren Screen eine FFT im Vollbildmodus darstellen ◆ Das Gerät ist komplett von der Frontplatte bedienbar. Dabei spielt der Drehknopf eine zentrale Rolle (BILD 4). Mit nur einer Hand bewegt man sich innerhalb der Panels und wählt durch Drücken des Drehknopfes die gewünschte Funktion aus. Zahlenwerte lassen sich direkt mit dem Drehknopf variieren, ein unschätzbarer Vorteil für Abgleicharbeiten ◆ Softkeys am unteren Bildschirmrand erlauben den schnellen Zugriff auf wechselnde Funktionen. Hier wird z.B. der Inhalt eines Auswahlfeldes angezeigt, so dass der Parameter auch ausgewählt werden kann, ohne das Feld öffnen zu müssen

Neues von Rohde&Schwarz

�����

BILD 4 Mit dem Drehknopf, der auch als Druckknopf fungiert, navigiert man bequem in den Panels.

19

Heft 183 (2004/III)

Neben dem Audioinhalt kann der R&S®UPV selbstverständlich auch die physikalischen Schnittstellenparameter untersuchen. So erlaubt er das Darstellen des Jitter-Spektrums, das Messen von Jitter-Amplitude und -Frequenz, das Erzeugen von „verjitterten“ Ausgangssignalen sowie die Jitter-Befreiung von damit behafteten Eingangssignalen. Weiter bietet der neue Analysator das Messen der Phase zwischen Audio- und Referenz-Eingang sowie das Erzeugen einer Phasenverschiebung zwischen Audio- und Referenz-Ausgang. Außerdem kann das Common-Mode-Signal am symmetrischen Eingang analysiert (Frequenz, Amplitude, Spektrum) und dem Ausgangssignal ein Common-ModeSignal überlagert werden. Der R&S®UPV misst die EingangsPulsamplitude und die Abtastfrequenz. Der einstellbare Ausgangspegel gestattet die Untersuchung der Empfindlichkeit von digitalen Audioeingängen. Zur Simulation großer Kabellängen lässt sich im Generator ein Kabelsimulator zuschalten.

ALLGEMEINE MESSTECHNIK

Audioanalysatoren

BILD 5 Umfassend informiert: Min- und Max-Werte, Toleranzgrenzen usw.

◆

◆

PC integriert

rere Messfunktionen. Ist eine Messfunktion abgeschaltet, so ist auch das entsprechende Anzeigefenster ausgeblendet. Jede Darstellung lässt sich mit Balken und Grenzwert-Verletzungen visualisieren und mit Min-Max-Werten ergänzen (BILD 5). Außerdem besteht die Möglichkeit, mehrere Grafikfenster zu öffnen, und so z.B. einen Sweep, die FFT und die Waveform gleichzeitig darzustellen. Bei Änderung der Größe passt der Analysator Beschriftungen, Schriftgrößen, Gitterlinien etc. automatisch an.

Tastatur oder externer Bildschirm sind für die Bedienung des Analysators nicht erforderlich, können aber angeschlossen werden. Außer über eine Festplatte verfügt der R&S®UPV über ein DVDLaufwerk und einen CD-Brenner. Mittels USB-Stick lassen sich auch größere Datenmengen bequem und schnell übertragen. Software-Updates sind mit gewohntem Windows®-Komfort möglich: Einfach die entsprechende Installationsdatei von USB-Stick, CD oder einem Netzlaufwerk starten.

Die grafische Darstellung einer Messkurve kann mit vertikalen und horizontalen Cursors gemessen sowie mit Grenzwertkurven oder gespeicherten Messergebnissen überlagert und verglichen werden. Für beide Messkanäle lassen sich Gruppen von Messkurven darstellen, speichern oder auswerten.

Der R&S®UPV ist per IEC-Bus, RS-232-C und LAN fernsteuerbar. Er lässt sich auch von einem entfernten PC via LAN über den Windows® „Remote Desktop“ fernbedienen. Alle gängigen Schnittstellen sind vorhanden: ◆ 4 USB Anschlüsse für Maus, externe Tastatur, USB-Stick usw. ◆ Anschluss für externen Monitor ◆ Parallel-Schnittstelle zum Anschluss eines Druckers ◆ LAN-Interface zum Anschluss an ein Netzwerk und für die Fernsteuerung ◆ IEC-Bus- und RS-232-C-Schnittstelle

Starker Helfer in der Produktion Viele seiner Eigenschaften machen den R&S®UPV besonders interessant für den Einsatz in der Produktion: ◆ Alle Messfunktionen laufen gleichzeitig auf beiden Kanälen ab. Dies allein ergibt bei Stereo-Messungen eine Halbierung der Messzeit im Vergleich zu anderen auf dem Markt befindlichen Geräten ◆ Für Verzerrungs- und Intermodulationsmessungen kommen im R&S®UPV

Messergebnisse praxisnah visualisiert Das numerische Anzeigefeld zeigt bis zu acht Messwerte in Echtzeit, und das für einen oder beide Kanäle und für mehNeues von Rohde&Schwarz

20

Heft 183 (2004/III)

◆

◆

digitale Verfahren zum Einsatz, die hohe Genauigkeit mit großer Messgeschwindigkeit kombinieren Die schnelle Frequenzgangmessung mit Hilfe des Spezial-Multitonsignals und der gekoppelten FFT-Analyse bringt gerade bei dieser häufigen Messung einen entscheidenden Zeitgewinn Aufgrund der digitalen Signalverarbeitung sind die internen Stell- und Einschwingzeiten kürzer als bei vergleichbaren rein analog arbeitenden Geräten Ein integrierter Programmgenerator, der im Logging-Modus aus jedem manuellen Bedienschritt eine vollständige, syntaktisch richtige IEC-BusProgrammzeile erzeugt, reduziert den Zeitaufwand für das Erstellen von Steuerprogrammen erheblich Lange Kalibrierintervalle aufgrund des großen Anteils digitaler Komponenten tragen zur hohen Verfügbarkeit des Gerätes bei

Der Zukunft gewachsen Die fortschreitende Digitalisierung verändert die Audiowelt und bringt neue Messverfahren und Schnittstellen. Kein Problem für den Audioanalysator R&S®UPV: Dank der digitalen Realisierung aller Messfunktionen lassen sie sich einfach durch Nachladen von Software an geänderte Anforderungen anpassen – und das auch für die analogen Schnittstellen! Zwei Einschübe an der Geräterückseite bieten die Möglichkeit, den Analysator mit zusätzlicher Hardware, z.B. mit neuen digitalen Audioschnittstellen auszustatten. Walter Nestler

Weitere Informationen und Datenblatt unter www.upv.rohde-schwarz.com