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Microwave
FieldFox Analyzers
Tomasc Lange
Sales Specialist RF/µW & comms products
Carry Precision with You
Agenda Carrying precision into the field
• Typical field challenges, applications, and gaps in today’s
solutions
• The new microwave FieldFox analyzers
Accurate, rugged, portable, and flexible
• Additional information
• Q&A
2
August 2012
Who Needs Precision in the Field?
4
“I need a lightweight tool that is versatile and durable to handle the measurements I need to make in the field.”
Microwave engineers: “I need to make accurate measurements quickly in harsh conditions and hard to reach locations.”
RF engineers: “I need to get right to work and do more in less time.”
August 2012
Professor: “It’s hard to bring the VNA into the lecture hall for demonstrations. FieldfFox makes it easy.”
System Engineer:
“I need a cheaper way to replace legacy out-of-support systems with medium level performance requirements”
Wide Range of Applications
Communications test
Frequency
management
MW backhaul Radar I&M
SAT ground station I&M
EW system support R&D bench/Education
5
Key applications
• Cable and antenna analysis
• Interference detection
• Signal monitoring/verification
• Transmitter and receiver test
August 2012
8
RF and microwave
combination analyzers
Microwave vector network
analyzers (VNA)
Microwave spectrum
analyzers (SA)
Base: Cable and antenna analyzer
Key options:
- Spectrum analyzer
- Vector network analyzer
- Vector voltmeter
- Built-in power meter
All FieldFox options are available
and upgradeable.
Base: Transmission/reflection VNA
Key options:
- Full 2-port S-parameters
- Two-port QuickCal
- Time domain
- Cable and antenna analyzer
- Vector voltmeter
- Built-in power meter
Base: Spectrum analyzer
Key options:
- Full-band tracking generator
- Full-band preamplifier
- Interference analyzer & spectrogram
- Reflection measurements
- Built-in power meter
14 FieldFox Handheld Analyzer Models 4, 6.5, 9, 14, 18 and 26.5 GHz
8
August 2012
18 GHz
26.5 GHz
N9912A-104
N9912A-106 N9923A-106
N9923A-104
Agilent Expands Handheld Portfolio
9 GHz
14 GHz
4 GHz
6 GHz
CAT only VNA Combination analyzer Spectrum analyzer HSA
20 GHz
13.4 GHz
7 GHz
3 GHz
N9330B N9340B
N9342C
N9344C
N9343C
N9913A
N9918A
N9917A
N9916A
N9915A
N9914A
N9925A
N9927A
N9926A
N9928A N9938A
N9937A
N9936A
N9935A
9
14 models
2nd
generation
FF
• Accurate
• Rugged
• Portable
• Flexible
August 2012
10
Taking a Closer Look FieldFox - the new industry-standard
10
• Get precise measurements that agree with benchtop results
• Industry-leading amplitude accuracy of ± 0.5 dB
• Low trace noise of ± 0.004 dB and superior dynamic range of 94 dB
• InstAlign, CalReady, and QuickCal
Accurate
• Dust-free design with no fans or vents
• Water-resistant
• 3-year warranty ensures field confidence
• Viewable in direct sun/darkness
• MIL-spec durability
Rugged
• Configure as cable and antenna analyzers, vector network analyzers, spectrum analyzers, or all-in-one combination analyzers
• Choose the right frequency, functionality, and price
• Easily add extra options later by simply adding a license key – no extra hardware required
Flexible
• Remotely monitor and control FieldFox via iOSdevice
• Compact and lightweight (3.0 kg or 6.6 lbs), long battery life (3.5 hrs)
• Wide operating temperature -10 to +55 °C (14 to 131 °F)
• Vertical orientation and large buttons make it easy to operate with one hand – even with gloves
Portable
August 2012
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Carry Benchtop Accuracy into the Field with InstAlign, CalReady, and QuickCal
11
• Provides industry-leading amplitude accuracy of ± 0.5 dB at power-up, no warm up required
• Allows field users to instantly and precisely characterize transmitter power
• Power measurements agree benchtop instruments
• As environment conditions change, such as temperature, alignment automatically adjusts without user intervention
InstAlign – automatic amplitude alignment
• Instrument is already calibrated at power on or preset and is ready to go without additional steps to calibrate
• Immediately ready to make calibrated measurements at the test ports
CalReady
• Built-in calibration - calibrate without a calibration (cal) kit
• With other instruments, adding devices such as jumper cables to the test port requires recalibrating with an external cal kit
• It automatically corrects for phase shift and loss of cables and adapters and electrically moves the calibration plane to the end of these components
QuickCal
August 2012
FieldFox delivers benchtop accuracy to the field.
~ 2 hours
Agilent
FieldFox
microwave
spectrum
analyzer from
cold start
Competitor
microwave
spectrum
analyzer from
cold start
Agilent U2002A
microwave
power sensor
12
FieldFox vs. competitor amplitude
measurements in dBm from 10 °C to 50 °C
(PXA and power meter as reference)
Agilent PXA
in cal,
warmed up
InstAlign Provides Superior Accuracy Performance Matching high performance benchtop
August 2012
13
FieldFox Delivers Superior Phase Noise
Enables detection of close-in low level signals previously only detectable
by high-end benchtop instruments (-111 dBc/Hz @ 10 kHz offset).
13
Phase noise at 1 GHz: FieldFox vs. ESA
~15 dB
better than
the ESA
August 2012
15
Rugged Enough to Meet MIL-PRF-28800F Class 2
15
Field-proof
Completely sealed instrument enclosure provides measurement stability in
harsh environments
3-year warranty ensures field confidence (standard on all FieldFox analyzers)
Water-resistant chassis, keypad, and case withstand wide temperature
ranges, and salty, humid environments
• Case withstands shock and vibrations
• Wide operating temperature -10 to +55 °C (14 to 131 °F)
• Wide storage temperature -51 to +71 °C (-60 to 160 °F)
MIL-spec durability
Meets MIL-PRF-28800F Class 2 requirements
Type tested and meets MIL-STD-810G, Method 511.5 Procedure I
requirements for operation in explosive environments
Meets IEC/EN 60529 IP53 requirements for protection from dust and water
August 2012
Portable - Pick up FieldFox for its Ergonomics
One-button measurements simplify
complex setups and ensure quick,
accurate results
Bright, low-reflective
display and backlit keys
enable easy viewing in
darkness or direct sunlight
Large keys are easy to
operate, even when
wearing gloves
Weighing just 3.0 kg (6.6 lbs)
FieldFox is easier to carry than
similar analyzers
The intuitive user interface is
designed for the work you do
every day, enabling
measurements in just a few key
presses
Vertical portrait orientation
makes FieldFox comfortable
to hold, and the keypad layout
lets you easily operate it with
your thumbs
“I really like the packaging, and you’ve done a lot to simplify the controls and menus.” - DoD technical lead for military contracts
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August 2012
…and Depend on its Durability
Rubber doors protect
connectors from dust
and moisture
Specially designed connector
bay protects connectors from
damage due to drops or other
external impacts
Keep going with the easily
replaceable Lithium Ion battery
Gasketed doors protect connectors
from dust and moisture
Transfer and archive
data through LAN,
USB and SD card
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August 2012
Combination Analyzer: 10 Instruments in 1
Cable and antenna analyzer
30 kHz to 26.5 GHz
Full 2-port vector network
analyzer with time domain
analysis, 30 kHz to 26.5 GHz
Spectrum analyzer, with full-
band tracking generator
5 kHz to 26.5 GHz
Power meter
5 kHz to 26.5 GHz
Independent signal generator
30 kHz to 26.5 GHz
Vector voltmeter, 2-port
30 kHz to 26.5 GHz
Interference analyzer
Variable DC source and
current monitor Light weight: 6.6 lbs (3.0 kg)
Long battery life: 3.5 hrs
Bright display: 6.5 inch TFT
MIL-PRF-28800 F Class 2
MIL-STD-810G, 511.5, Proc 1 Built-in GPS receiver Frequency counter
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August 2012
FieldFox Handheld Analyzers Now Viewable and
Controllable via iOS Devices
Embargo date: June 4, 2013
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Remote Viewer iOS Application
(download from the Apple apps store)
• View FieldFox measurements in the field
• Instantly access technical documents
and demo videos
Remote Control Capability (Option 030)
• Operate FieldFox remotely via WLAN
and cellular broadband data connection
using iOS device such as iPad & iPhone
• Minimize rework and multiple trips
Embargo date: June 4,, 2013
23
FieldFox Spectrum Analyzer Enhancements
Spectrum analyzer time gating (Option 238)
• Geared for engineers testing pulse
characteristics of radar systems
• View frequency domain and time domain
at the same time
• Measure narrow pulse width < 1 us
with sweep time as small as 8 us
• Adjustable trigger position
• Settable gate width and gate view time
Trigger delay: + xx is
delay, -xx is pre trigger
Triggers
• External, video, free run, new: burst trigger
• Trigger delay and new: pre-trigger
• Settable trigger position
Others
• 1 Hz and 3 Hz RBW settings
Measure Peak & Average Power to 40 GHz (Ka-band)
October 23, 2013
Confidentiality Label
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Supported power sensors with
Option 302 Power Meter • U2000 Series USB Average
Power Sensors
• U2020 X-series USB Peak and
Average Power Sensors
• U8480 Series USB Thermocouple
Power Sensors
Now supports Agilent’s USB
peak power sensors
• Enables engineers to measure
peak and average power to 18
or 40 GHz
• Ideal for RADAR engineers
maintaining and troubleshooting
radar equipment and networks
Pulse Measurement
Use case:
- Allow user to use Agilent peak power sensor
(U202x) to characterize RF/MW pulse up to
40GHz
Measurement summaries Average power
Peak power
Pulse Profile:
Pulse width, rise time, fall time, PRI, peak to average ratio
Vertical and horizontal markers, marker table, gate setup, trigger, radio standards setup
New accessories to make field test faster and
easier
N9911X C, X, Ku and K band economical waveguide calibration kits
Support both 1 port and 2 port calibration at very competitive price point
eCal support
Support N4430, 85092 and N6490 series eCal module
Faster calibration with a single connection
Simple and fast non-insertable calibration
N9910X option 820 HandHeld broadband directional antenna
Frequency: 400MHz to 27GHz
Gain: 7 to 9dB
Front to back ratio: > 20dB above 450MHz
Feature Comparison All features are license upgradeable
27
Available functions Combination
analyzers
Vector network
analyzers
Spectrum
analyzers
Cable and antenna analysis
Vector network analysis
Spectrum analysis
Interference analysis
Full-band preamplifier
Full-band tracking generator and
independent source
Built-in power meter
Vector voltmeter
Built-in GPS receiver
Spectrum analyzer time gating
Remote control capability
August 2012
28
Summary
28
• Get precise measurements that agree with benchtop results
• Industry-leading amplitude accuracy of ± 0.5 dB
• Low trace noise of ± 0.004 dB and superior dynamic range of 94 dB
• InstAlign, CalReady, and QuickCal
Accurate
• Dust-free design with no fans or vents
• Water-resistant
• 3-year warranty ensures field confidence
• Viewable in direct sun/darkness
• MIL-spec durability
Rugged
• Configure as cable and antenna analyzers, vector network analyzers, spectrum analyzers, or all-in-one combination analyzers
• Choose the right frequency, functionality, and price
• Easily add extra options later by simply adding a license key – no extra hardware required
Flexible
•Remotely monitor and control FieldFox via iOS device
•Compact and lightweight (3.0 kg or 6.6 lbs), long battery life (3.5 hrs)
• Wide operating temperature -10 to +55 °C (14 to 131 °F)
• Vertical orientation and large buttons make it easy to operate with one hand – even with gloves
Portable
August 2012
FieldFox – Bedienungsgrundsätze
Hier lässt sich die Skalierung ändern bzw.
das Referenzlevel einstellen.
Im SA Mode findet sich auch die
Einstellung für Dämpfung und
Vorverstärker
Marker und Marker Tools wie Pk
Search etc. sind mit 2 eigenen HW
Tasten vertreten, da diese oft
benutzt werden
Kurzes Drücken dieser
Taste => Standby
Langes Drücken =>
komplettes Ausschalten
Drehrad oder Pfeiltasten erlauben die
stufenweise Änderung von
Parametern, wenn man keine Zahl
eintippen will. Eingaben eines
Zahlenwertes werden entweder per
Soft-Menütaste mit einer Einheit oder
durch Drücjen der “Enter” Taste
abgeschlossen
Die meisten Tasten sind doppelt
belegt: einmal mit einer Zahl und
dann mit einer Funktion. Drücken
der Taste “Mode” schaltet immer
um auf die Funktion
32
August 2012
Nach Wahl einer Funktion sind hier
Die Menütasten angespast für die weitere
Unterauswahl
Hands-on Teil 1
CAT Messungen (Kabel & Antennen)
Embargo date: August 31, 2012
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- Kabeldämpfung
1-port und/oder 2-port Dämpfungsmessung? Vergleich der
Ergebnisse für diverse Kabel. Vorteile/Nachteile der Methoden?
- Fehlstellen-/Reflexionssprung-Messung (DTF)
Bestimmen Sie die Länge verschiedener Kabel. Erkennen Sie den Stecker am
Ende? Sind Knickstellen zu erkennen?
- Frequenzbereichsbestimmung
Bewerten Sie das vorliegende BNC Kabel hinsichtlich seiner Grenzfrequenz
für die Signalübertragung (Annahme: 3dB max. Unterschiede im
Übertragungsbereich)
Hands-on Teil 1
CAT Messungen – Tipps & Tricks
Embargo date: August 31, 2012
34
- Kabeldämpfung
Die verschiedenen Methoden sind unter „Measure“ zu finden. Welcher
Abschluss eines Kabels bringt Totalreflexion für die 1-Port Messung?
- Fehlstellen-/Reflexionssprung-Messung (DTF)
Es gibt 2 verschiedene DTF Messungen, die VSWR Messung gibt ein
besonders deutliches Ergebnis (siehe „Measure“)
Der „Velocity Factor“ (Einfluss des Dielektrikums) für unsere Kabel liegt
zwischen 0,6 und 0,7 und muss ggf. im „Measure Setup“ angepasst werden.
- Frequenzbereichsbestimmung
Obwohl natürlich als S11 Messung in NA Mode machbar, gibt es im CAT Mode
unter Measure auch die Möglichkeit. Es interessiert die Frequenz, bei der der
Amplitudenwert um -3dB vom mittleren Dämpfungswert im unteren MHz
Bereich (einstellig) abweicht.
Hands-on Teil 2
NA Messungen (Netzwerkanalyse, S-Parameter)
Embargo date: August 31, 2012
35
- Reflexions-Messung
Messen Sie die Anpassung (S11) der Auszieh-Antenne mit dem FF für die
ISM Bänder 433 MHz, 868 MHz und 2,45 GHz
- Filtermessung
Messen Sie Rückflussdämpfung (S11) und Einfügedämpfung
(S21) der zur Verfügung gestellten Filter. Welche Art von
Filter ist es? BP, LP, HP?
- Bewertung der Übertragungseigenschaften
Machen Sie eine Bewertung hinsichtlich der Eignung der Filter in Bezug auf
optimale Leistungsübertragung und “Signaltreue” (minimale Beeinflussung
des eingespeisten Signals in Betrag und Phase)! Nutzen Sie die Vielfalt der
Parameter & Darstellungsarten im FF zur Begründung der Aussage.
Hands-on Teil 2
NA Messungen – Tipps & Tricks
Embargo date: August 31, 2012
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- Reflexions-Messung
Im NA Mode finden sich die verschiedenen S-Parameter unter „Measure“.
Anpassung => möglichst Impedanz ablesen, das geht in der Darstellung „Smith
Chart“ mit dem Marker besonders gut (siehe „Measure Setup“)
- Filtermessung
Unter „Measure Setup“ gibt es die Möglichkeit einen 4-geteilten Bildschirm mit
allen S-Parametern einzustellen. LogMag Dartslellung für S11 und S21 sind
vorteilhaft.
- Bewertung der Übertragungseigenschaften
optimale Leistungsübertragung braucht gute Anpassung (S11 in Smith Chart,
Marker in Mitte des Nutzbandes)
“Signaltreue” braucht möglichst geringe Dämpfung in der Amplitude (S21 in
LogMag) und möglichst lineare Phase (entweder Phase oder GroupDelay für
S21 darstellen). GroupDelay ist die 1. Ableitung der Phase und somit eine
Aussage über die Phasenänderung (soll also möglichst flach sein im Nutzband)
Hands-on Teil 3
SA Messungen (Spektrumanalyse)
Embargo date: August 31, 2012
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- Nutzsignalmessung
Finden Sie in dem am Flipchart genannten Frequenzbereich ein Nutzsignal im
Rauschen? Um welchen “Service” handelt es sich? Signaleigenschaften?
- Signalaufzeichnung
Nehmen Sie ein Spektrogramm und/oder Wasserfalldiagramm auf. Die
Aufzeichnungslänge soll lang genug sein, um sporadische Störer zu erkennen.
Mit welcher Frequenz treten diese auf? Nutzen Sie Markerfunktionen im Playback
- WLAN Messung
Machen Sie eine Kanal-Leistungsmessung am stärksten WLAN Signal im Raum.
Wie breit ist es? Wie´viel Leistung messen Sie? (Nutzen Sie die Messfunktionen,
ggf. hilft eine Übersichtsmessung des Bandes von 2,4 bis 2,5 GHz zur
Bestimmung des Signals)
Hands-on Teil 3
SA Messungen – Tipps & Tricks
Embargo date: August 31, 2012
38
- Nutzsignalmessung
Um das Signal im Rauschen zu entdecken könne Sie Attenuation verringern (bis
0dB), den Preamp einschalten und ggf. noch die Auflösebandreite (RBW)
reduzieren. Ggf. müssen Sie das Ref.Level anpassen (unter „Scale/Ampl“).
Ist das stabile Signal ein breitbandiges oder schmalbandiges? Können damit
kbit/s oder Mbit/s übertragen werden?
- Signalaufzeichnung
Nehmen Sie ein Spektrogramm auf, in dem Sie unter „Measure“ und „Interference
Analysis“ gehen. Den „Rekorder“ und die Einstellungen zu einer Aufzeichnungs-
„Session“ finden Sie unter „Traces“.
- WLAN Messung
Die „Chan Power“ ist eine Messung unter „Measure“. Wenn man keinen „Radio
Service“ definiert hat, dann muss man händisch sowohl den „Span“ als auch die
„Integr. Bandwidth“ einstellen, damit richtig über die Kurve integriert wird. Die
Kanalleistung entspricht der Fläche unter der Spektralkurve in den geg. Grenzen.
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