HP8922: un test set per tutti!

I primi strumenti di ogni laboratorio elettronico domestico sono di solito un multimetro ed un alimentatore. Con questa dotazione di base si può iniziare a fare interessanti esperienze su semplici progetti. Per chi poi si appassiona alla radiotecnica e vuole fare sperimentazione nasce l’esigenza di integrare il proprio laboratorio con alcuni specifici strumenti fra cui normalmente troviamo:

•  generatore RF
•  analizzatore di spettro
•  oscilloscopio
•  analizzatore audio
•  generatore audio

Questo insieme di elettroniche consente di affrontare la maggior parte dei problemi di misura in campo radio.

E’ possibile acquistarle sia separatamente, sia integrate in un unico strumento denominato test-set. In tutti e due i casi, generalmente parlando il costo è molto alto, spesso fuori dalla portata del giovane appassionato e dello sperimentatore domestico.

Esiste però oggi una interessante soluzione al problema.

Nella seconda metà degli anni ’90 la telefonia mobile abbandonò definitivamente il sistema analogico (ETACS) introducendo quello digitale (GSM) che iniziò la rivoluzione della telefonia mobile alla portata di tutti. Questi fatti portarono allo sviluppo di nuovi strumenti di diagnosi e controllo degli apparati radiomobili, adeguati alle nuove tecnologie, fra cui vari test-set dedicati. Il progresso non si è certo arrestato e colle generazioni 2,5 (GPRS) e 3 (UMTS) ha sfornato nuove prestazioni e strumenti di prova. Ora, ad ormai oltre 10 anni da questa rivoluzione tecnologica, i primi strumenti appaiono sul mondo dell’usato e del surplus a prezzi molto interessanti a causa della loro inadeguatezza tecnica verso gli standard di comunicazione più recenti. Fra i vari disponibili, ce n’è uno che risulta particolarmente appetibile per costo e prestazioni all’appassionato radiotecnico.

La famiglia HP8922: guida all’acquisto

Lo strumento è marcato HP/Agilent 8922 ed è un completo test set per apparati radiomobili in tecnologia GSM, simulando di fatto una cellula base. Pensato per alti volumi di produzione e verifiche, ha avuto una larga diffusione nei centri d’assistenza e sviluppo.

Vediamo ora, per quanto a mia conoscenza, le versioni e gli accessori che più comunemente sono disponibili sul mercato surplus:

	HP8922F E’ la macchina “entry level” della gamma. Si riconosce per la ridotta quantità di connettori di I/O sulla destra del frontale. E’ pienamente soddisfacente all’uso amatoriale.
	HP8922M Simile alla versione “F” ha molti più I/O in banda base. Probabilmente la più diffusa.
	HP8922M opt 10 Come la versione M ma predisposto per l’accessorio 83220 che ne estende il campo di misura alle bande DCS1800 e PCS1900. Se trovate anche l’83220 incluso può essere un buon acquisto, altrimenti meglio lasciar perdere e cercare un modello “base”.
	HP83220A/E Come detto, espande le capacità di misura alle bande DCS1800 (1710 MHz to 1880 MHz) e PCS1900 (1850 MHz 1990 MHz). Vengono mantenute tutte le altre funzionalità di base del 8922. Necessario se decidete di comprare una 8922opt10, ricco di ottimi componenti da reimpiego se lo trovate da solo..
Memory card: 85700A: 32 kbyte static RAM 85702A: 128 kbyte static RAM 85704A: 256 kbyte static RAM 85705A: 512 kbyte static RAM 85701A:128 kbyte OTP ROM 85703A: 256 kbyte OTP ROM	Schede di memoria Se le trovate sono molto utili per semplificare il lavoro, ma non necessarie

Ed ecco le opzioni più comunemente disponibili:

Opzione	Descrizione
.001	Base tempi alta stabilità
.002	Corredo per trasporto: coperchio frontale e piedini lunghi sul dietro
.007	Test per carte SIM
.012	Programma di test
AX4	Flange per montaggio a rack

Specifiche di misura

Con riferimento alla versione 8922M “base”, vediamo in breve, quali specifiche può offrire fuori dal suo ambito di misura specialistico.

Generatore RF Campo di frequenza: 10 MHz ÷ 1 Ghz Risoluzione della frequenza: 1 Hz Purezza spettrale per livelli ≤ 1 dBm (aux out) o – 19dBm (RF out) contenuti armonici: < -25dBc contenuti non armonici: < -50dBc @ >5 kHz offset Uscita “RF in/out” Livello d’uscita: regolabile da -16dBm a -127dBm Risoluzione del livello:0,1 dB Precisione del livello: da 50 MHz a 1 GHz: ± 1.5 dB, per livelli ≥ -107 dBm; ± 2.0 dB, per livelli ≥ -127 dBm. da 10 MHz a 50 MHz: ± 2.0 dB, per livelli ≥ -107 dBm; ± 2.5 dB, levels per livelli -127 dBm. Potenza inversa: 15 W continui o 100 W per 10 secondi. SWR: 1,5:1 Uscita “Aux RF out” Livello d’uscita: regolabile da +4 dBm a -127dBm Risoluzione del livello:0,1 dB Precisione del livello: da 50 MHz a 1 GHz: ± 1.5 dB, per livelli ≥ -107 dBm; ± 2.0 dB, per livelli ≥ -127 dBm. da 10 MHz a 50 MHz: ± 2.0 dB, per livelli ≥ -107 dBm; ± 2.5 dB, levels per livelli -127 dBm. Potenza inversa: 200mW (+23dBm) continui SWR: 2,0:1 per livelli inferiori a -4 dBm	Analizzatore audio Misure di frequenza: campo: da 20 Hz a 400 kHz. Precisione: ±(0.02% + 1 dgt + precisione del riferimento). Livello su “External input”: da 20 mVrms a 30 Vrms. Risoluzione: per f < 10 kHz: 0.01 Hz. per f < 100 kHz: 0.1 Hz. per f ³ 100 kHz: 1 Hz. Misure AC: campo di misura: da 0 V a 30 Vrms. Precisione (da 20 Hz a 15 kHz) e livello > 1 mVrms: ±3% Rumore residuo + THD: 175 μV @ 15 kHz BW Banda passante a -3dB: da 2 Hz a 100 kHz. Impedenza d’ingresso: 1 Mohm, // 145 pF su “audio in” Risoluzione minima: 4 digits per ingresso ≥ 100 mV. 3 digits per ingresso < 100 mV. Misure in DC Campo: da 100 mV a 42 V. Precisione: ± (1.0% della lettura + DC Offset). DC offset: ± 45 mV. Misure di distorsione Frequenza fondamentale: 1 kHz ± 5 Hz. Livello d’ingresso: da 30 mVrms a 30 Vrms. Display range: 0.1% to 100%. Precisione: ±1 dB Misura THD+rumore: 1kHz ± 5Hz Misura SINAD: 1kHz ± 5Hz
Analizzatore RF Campo di frequenza:da 10 MHz a 1 GHz. Risoluzione: 1 Hz. SWR dell’ingresso “RF in/out”: < 1.5:1. Misure di frequenza su portante continua: Campo di frequenza: da 10 MHz a 1 GHz. Livelli: connettore “RF in/out”: da -6 a +41 dBm. Connettore “Aux RF in”: da -36 a +20 dBm. Misure di potenza su portante continua (solo connettore “RF in/out”) Campo di frequenza: da 90 MHz a 1 GHz. Livello: da -5 a +41 dBm. Precisione: (nel campo +4 ÷+41 dBm): ± 0.5 dB ± rumore (0.2 mW).	Analizzatore di spettro Campo di frequenza: da 10 MHz a 1 GHz. Coppie SPAN/BANDWIDTH predifinite: < 50 kHz 300 Hz < 200 kHz 1 kHz < 1.5 MHz 3 kHz ² 4 MHz 30 kHz Display: Logaritmico, 10 dB/div. Display range: 80 dB. Reference level ingresso “RF in/out”: da +44 a -24 dBm. Ingresso “Aux RF”: da +23 a -55 dBm. Ireiezione dell’immagine: > 50 dB. Precisione sul livello: ±2.5 dB. Livello medio di rumore: <-116 dBm (@ 0 dB attenuazione e < 50 kHz span)
Generatore audio Campo di frequenza: dalla DC a 25 kHz. Precisione: 0.025% Risoluzione minima: 0.1 Hz. Livello d’uscita: da 0.1 mV a 4 Vrms. Corrente massima d’uscita: 20 mA picco Impedenza d’uscita: < 1 ohm.	Oscilloscopio: Tipo: digitale Campo di frequenza: 2Hz ÷ 50 kHz Base tempi: 10μS ÷ 100mS

Copre quindi un vasto campo di frequenze e bisogni di misura anche nel mondo “analogico”, dalle HF alle UHF.

Conosciamo lo strumento

Come già anticipato, esistono varie versioni dell’8922 che differiscono per la presenza di alcune opzioni o accessori per lo più non interessanti fuori dall’ambito di impiego originale. Quello che presenterò qui, è la descrizione del modello HP8922M, in mio momentaneo possesso.

Lo strumento si presenta con la tipica e riconoscibile livrea HP/Agilent di fine anni ’90. Le dimensioni sono di 426x177x574mm ed il peso di ben 32kg!. Prevedete quindi un tavolo robusto e fatevi aiutare a muoverlo, perché purtroppo, il mobile non ha maniglie né punti di presa comodi. In compenso c’è una bella etichetta gialla che ricorda che va spostato in due persone! Mah…

Il frontale è idealmente divisibile in 3 zone:

• a sinistra il monitor a fosfori verdi, l’ingresso/uscita della RF

• al centro la zona comandi, con tanti tasti ed una manopola di selezione

• a destra la zona degli I/O a bassa frequenza

Vediamo meglio nei dettagli:

Zona sinistra

• Monitor fosfori verdi, 6”

• Interruttore accensione

• Connettore N di connessione alla radio in test, potenza massima applicabile 15W (+42dBm)

• 2 connettori BNC che replicano funzionalmente, separando ingresso ed uscita, quello N. Attenzione, livello massimo in ingresso: 200mW (+23dBm)

Zona centrale

da qui si comanda tutto lo strumento. Alcuni tasti scelgono la funzione da attivare, altri permettono l’input numerico dei parametri. Il tutto secondo tradizione ed ergonomia HP/Agilent. La manopola permette sia di spostarsi fra i menù a schermo, sia di modificare alcune impostazioni. Molti tasti hanno una doppia funzione, attivabile combinando la pressione del tasto SHIFT. La fessura sulla destra accoglie la scheda di memoria opzionale dove conservare vari set-up di misura. In basso la regolazione del volume dell’altoparlante interno.

Zona destra

• MEASURE: ingresso per oscilloscopio, diviso in segnale ed eventuale trigger esterno

• MODULATION: ingressi ed uscita dati e voce dedicati per il test GSM

• DEMODULATION OUT: come sopra, uscite dati/voce per test GSM

• AUDIO: ingressi ed uscita dell’analizzatore e generatore audio

 

Il retro, una solida fusione d’alluminio, è pure idealmente diviso in 3 sezioni:

•  a destra il fusibile e la spina per la connessione del cavo di alimentazione

• al centro le griglie della ventola di raffreddamento

• a sinistra, una serie di connettori, che vediamo meglio nel seguito

I/O pannello posteriore

• GP-IB: è la classica porta HP di comunicazione dello strumento secondo lo standard 488.2. Da essa è possibile pilotarlo ed estrarre dati. Le funzioni implementate sono: SH1, AH1, T6, L4, SR1, RL1, LE0, TE0, PP0, DC1, DT1, C4, C11, E2

• 10 Mhz OUT: uscita del clock interno a 10 Mhz, livello +8dBm su 50 Ohm

• 13 Mhz OUT: uscita del clock interno a 13 MHz, precisione ± 30 ppm,

• opt 001 REF OUT: uscita del clock ad alta stabilità (quando installato)

• REF IN: ingresso del clock per lo strumento. Va collegato ad una delle 3 uscite prima citate o ad altro generatore da 13,10,5,2,1 MHz ± 30 ppm, livello 0 ÷10 dBm

• PARALLEL PORT: porta parallela per collegare una stampante. Quelle compatibili sono le vecchie: HP Deskjet 500, 500C, 550C, 560C.

• SERIAL PORT: a 3 fili su connettore RJ11. Baud rates: 1200, 2400, 4800, 9600, 19200

• VIDEO OUT: segnale video in banda base, codifica PAL

Facciamo qualche misura

Descrivere compiutamente tutte le opzioni e possibilità di questo strumento richiederebbe uno spazio degno di un libro e non di un semplice articolo. Mi limiterò quindi a dare alcune linee guide per poter cominciare ad usare il test-set e “navigare” fra i vari menù.

L’accensione

All’accensione, terminato il self-test ed il bootstap, appare la schermata seguente:

Focalizzandoci sul nostro uso amatoriale le etichette da tenere in maggiora considerazione sono: SPEC ANL, SCOPE, AUDIO, CW MEAS, CONFIG, CW generator, More. Queste non sono altro che i nomi dei menù che più facilmente impiegheremo.

La scelta dei vari menù e poi, come vedremo, di vari parametri operativi, avviene in maniera molto semplice e veloce. Ruotando infatti la manopola sul frontale dello strumento, si scorrono in sequenza tutte le voci che possono essere attivate o modificate. Una volta selezionato il menù voluto, si conferma la scelta con una leggere pressione della manopola. Per introdurre valori o unità di misura si impiega invece la tastiera. Le prime volte può risultare un poco innaturale, ma con breve allenamento tutto diventerà istintivo.

Se proprio vi perdete nei vari menù, nessuna paura. La pressione del tasto verde marcato PRESET vi riporterà in un lampo alla schermata iniziale.

Configurazione delle porte di comunicazione

selezionando il menù I/O Configuration si accede alla pagina di configurazione delle varie porte di I/O della macchina. Qua si può scegliere il tipo di stampante, i parametri della GP-IB e della seriale.

 

Settaggi variAltre variabili di sistema quali data, orario, luminosità dello schermo, beep, si trovano nel menù CONFIGURE

 

Analizzatore di spettro

Vi si accede dal menù SPEC ANL. I menù attorno alla finestra del segnale permettono di impostare:

• Frequenza centrale

• Span

• Quale ingresso impiegare (RF IN/OUT o AUX RF IN)

• Frequenza del marker

• Livello di riferimento

• Attivare il MaxHold

Tutto quindi come un analizzatore “normale”…

Il segnale da analizzare va collegato al connettore RF IN/OUT oppure a quello AUX RF IN. Prestare sempre attenzione al livello massimo accettabile dallo strumento

Nell’esempio, lo spettro di un generatore a 144 MHz, modulato AM, 1kHz, 80%.

Generatore e voltmetro audio

Misure su segnali a bassa frequenza (ampiezza, frequenza, distorsione, etc.) sono disponibili nel menù: Audio voltmeter, come qui a fianco visualizzato. Dallo stesso menù è possibile comandare anche il generatore audio incorporato.

La parte di analisi, può essere alimentata da diverse sorgenti selezionabili da menù, fra le quali: Audio In, Audio Out, Pls Demod, FM Demod, AM Mod In, Speech In, Speech Out, Scope In. In buona sostanza l’analizzatore può essere impiegato sia per valutare la qualità di segnali applicati esternamente allo strumento, sia per quelli che lo stesse genera internamente dopo i vari processi di demodulazione.

Il generatore audio invece, mette a disposizione il suo segnale sull’uscita marcata: AUDIO OUT.

 Oscilloscopio

Per accedere all’oscilloscopio, occorre selezionare il menù: SCOPE

Lo strumento è mono canale, ma dispone sul frontale di un ingresso trigger indipendente.

Nei menù attorno alla schermata oscillografica ci sono le classiche selezioni, quali:

• Trigger

• Volt/divisione

• Offset

• Base tempi

• Marker

• ingresso

Così come l’analizzatore audio, anche l’oscilloscopio prevede infatti la possibilità di essere collegato a varie sorgenti sia interne sia esterne, fra le quali ricordiamo: Audio In, Audio Out, Pls Demod, FM Demod, AM Mod In, Speech In, Speech Out, Scope In.

Nell’esempio di figura, il segnale a 500 Hz del calibratore del mio oscilloscopio.

Frequenza e potenza

Nel caso occorra semplicemente controllare frequenza e livello di un segnale radio continuo, il menù CW measuremenT è quello che fa al caso. I due parametri voluti sono visualizzati a grandi caratteri. Al solito, è possibile selezionare l’ingresso fra il connettore RF IN/OUT oppure a quello AUX RF IN. Prestare sempre attenzione al livello massimo accettabile dallo strumento.

 

Generatore RF

Il generatore RF è attivabile selezionando il menù CW GENERATOR (“sotto” le opzioni cell status della schermata d’avvio). Nella finestra control si può settare ampiezza e frequenza. Nell’esempio, -10dBm a 144.000000 Mhz.

Il segnale generato è disponibile sul connettore RF IN/OUT.

Conclusioni e ringraziamenti

Mi rendo conto che sintetizzare in breve quanto occupa oltre 800 pagine nei manuali originali della macchina sia impresa ardua. Spero tuttavia di aver incuriosito ed aver dato quelle informazioni essenziali per una scelta oculata del modello più opportuno e per un primo avvio al suo impiego nel nostro laboratorio domestico.

Lo strumento era e rimane destinato ad un impiego professionale specifico, ma a patto di accettare una certa macchinosità nei comandi può diventare un utile e affidabile compagno di sviluppo e verifica dei nostri progetti amatoriali. Il tutto ad un prezzo equivalente ad un buon oscilloscopio di seconda mano!

Prima di concludere, devo giustamente ringraziare l’amico Marco Bruno IK1ODO, per avermi fatto conoscere e “giocare” per un po’ con uno di questi 8922.

Buon lavoro e divertimento a tutti!

Bibliografia

http://www.amtronix.com/8922qs.htm

http://www.home.agilent.com/upload/cmc_upload/All/08922_90222.pdf

http://www.gadgetsmanual.com/hpagilent-8922-single-slot-data-test-system-option-k18-supplementary-user-guide.html

http://www.alliancetesteq.com/pdf/agilent_hp_83220e.pdf