מאת: בוב נלסון, Agilent Technologies. כאשר מבצעים אוטומציה של נתחי אותות עבור בדיקות אוטומטיות בנפח גבוה, עלולות להיות פשרות בין מהירות, חזרתיות (repeatability) וטווח דינאמי. רוב נתחי האותות המודרניים כולל נתחי האותות מסדרה X של Agilent כוללים פונקציונאליות מובנית ויכולת פעולה כנתחי ספקטרום או נתחי אותות וקטוריים, עובדה המעניקה למכשירים הללו תכונות יחודיות המאפשרות אופטימיזציה עבור יישומים תובעניים רבים. במאמר נסקור כמה מהתכונות הללו וגם ננסה לבחון איך להפיק את המרב מהמכשירים על מנת להשיג תפוקה מרבית.
מהירות, יכולת נשנות וטווח דינאמי
קשה לדון במהירות של מכשיר ספציפי בלי לדון גם ביכולת הנשנות (repeatability) של המכשיר. ברוב המקרים ישנן פשרות לביצוע אופטימיזציה של יכולת הנשנות וזמן המדידה. ניתן לעשות זאת על ידי החלת מיצוע (averaging) על המדידות על מנת לשפר את השונות בתוצאות המדידה, דבר המאריך את זמן הבדיקות. הקשר בין זמני המדידה ויכולת הנשנות הינו אינטואיטיבי מאוד, אולם הקשר בין זמני המדידה והטווח הדינאמי הינו משהו שלעיתים מתעלמים ממנו. דוגמה טובה לכך הינה כאשר מודדים אות ברמה נמוכה ומקטינים את טווח התדרים של הרזולוציה, אשר בתורו מגדיל את זמן ה-sweep. במקרים מסוימים ישנם מכשירים יחידניים אשר מצורפים יחדיו בלי להסתכל בתכנית הבדיקות הכוללת. הבה ונסתכל כיצד אנו יכולים לבנות תכנית בדיקות כוללת תוך התחשבות במהירות, יכולת הנשנות והטווח הדינאמי, אשר ערוכה בצורה אופטימאלית להשגת תפוקה מרבית.
בתמונה: נתחי האותות מסדרה X של Agilent הכוללים פונקציונאליות מובנית ויכולת פעולה כנתחי ספקטרום או נתחי אותות וקטוריים, עובדה המעניקה למכשירים הללו תכונות יחודיות המאפשרות אופטימיזציה עבור יישומים תובעניים רבים.
יצירת תוכנית הבדיקות
השלב הראשון ביצירת תוכנית הבדיקות הכוללת הינו לבצע מדידות אינדיבידואליות כדי לקבוע את ההגדרות האופטימאליות בנוגע למהירות, יכולת הנשנות והטווח הדינאמי. בתרשים 1, יכולת הנשנות של מדידת (adjacent channel power) מהירה מתוארת מול זמן המדידה הכולל והעברת הנתונים. ניתן לשפר את יכולת הנשנות של המכשיר על ידי הגדלת מספר הרכישות בהן משתמשים בחישוב. הגדלת זמן המדידה תגדיל את מספר הרכישות ותשפר את יכולת הנשנות. ניתן לקבוע את זמן המדידה האופטימאלי על ידי בחירת זמן מדידה המעניק לך את יכולת הנשנות המספקת טווח המאפשר לעבור בהצלחה את סף הבדיקה בהתבסס על דרישות הטווח הדינאמי שלך. אם יהיה לנו טווח דינאמי נוסף במדידה נוכל לקבל תוצאת ACP עם פחות יכולת נשנות, ולכן נקבל זמן מדידה מהיר יותר תוך כדי כך שעדיין נעבור בהצלחה את סף הבדיקה. זוהי דוגמה לאופן בו מהירות, יכולת נשנות וטווח דינאמי קשורים זה לזה.
שיפור הטווח הדינאמי יכול לבוא עם או בלי פגיעה במהירות. לדוגמה, אם ברצונך להקטין את רצפת הרעש של הנתח, אולי תרצה לפני כן להקטין את טווח התדרים של הרזולוציה אשר בתורו יגדיל את זמן ה-sweep עבור מדידה כוללת איטית יותר. אם ניתן, הקטנת ניחות הקלט (input attenuation) או הפעלת קדם המגבר (preamplifier) תעניק לך רצפת רעש טובה יותר בלי להקטין את זמן הבדיקות. לחלק מהנתחים יש גם פונקצית נתיב רעש נמוך אשר תשפר את רצפת הרעש ללא פגיעה כלשהי בהיבט אחר.
ברגע שקבעת את ההגדרות האופטימאליות עבור כל מכשיר אינדיבידואלי, זה הזמן ליצור את תוכנית הבדיקות הכוללת. ראשית, קבע אם ישנן מדידות אשר ניתן להריץ במקביל. דוגמה לכך הינה מדידת (error vector magnitude) אשר מתחילה בנתח אותות, ומדידת הספק המבוצעת במקביל באמצעות מד הספק. כאשר מדידת מד ההספק מסתיימת, הינך יכול לקרוא את התוצאות של מדידת ה-EVM. ברוב המקרים, תכנית הבדיקות שלך תכלול מספר לולאות מקוננות, שכן זוהי דרישה רגילה לביצוע אותה בדיקה עם פרמטרים שונים עבור ההתקן הנבדק. הפרמטרים הללו יכולים להיות רמות שונות של קלט או פלט או מתחים וזרמים של ההתקן. חשוב שמדידות מהירות יותר תמוקמנה בלולאות הפנימיות ביותר והמדידות האיטיות יותר תמוקמנה בלולאות החיצוניות יותר. זאת מכיוון שהלולאות הפנימיות ביותר תרוצנה בתדירות גבוהה יותר מהלולאות החיצוניות. תרשים 2 הינו ייצוג גרפי של הלולאות המקוננות.
תרשים 1. מדידת ACP מהירה על נתח אותות מסדרה X
תרשים 2. תרשים זרימה של בדיקת לולאות מקוננות
שיפורים נוספים של זמן הבדיקה
ניתן להשיג שיפורים משמעותיים לזמני הבדיקות על ידי ביצוע מספר כללים ונהלים. כיבוי המסך ישפר כמעט בכל המקרים את זמן המדידה. רמת השיפור תלויה בכמות הזמן כאחוז בו המסך מעודכן במהלך המדידה.
שימוש במדידות משולבות כגון יישום משולב של GSM, EDGE או W-CDMA יאפשר ביצוע של מספר מדידות עם כל רכישה (acquisition). יישום זה של מדידות משולבות יכול לבצע מדידות EVM, ORFS (output RF spectrum), PVT ומדידת הספק שידור ולהחזיר תוצאות תוך התבססות על רכישה יחידה, והוא מהיר יותר משמעותית בהשוואה לביצוע נפרד של כל מדידה. אם לנתח יש פונקציה של advanced marker, הינך יכול לבחור ידנית מדידות כגון הספק ערוץ, ACP ורעש פאזה (dBc) תוך כדי כך שאינך מחויב לשנות את המדידה או המצב הנוכחיים שלך.
ניתן להשתמש במצב list sweep לביצוע מספר מדידות zero span בתדרים שונים ולהחזיר במהירות תוצאות. זו עשויה להיות בחירה טובה עבור מדידות harmonic או (third-order intercept) בהן ישנם אותות ידועים אותם צריך למדוד.
לנתחי ספקטרום ונתחי אותות רבים יש מערכות קלט/פלט מובנות המאפשרות שימוש ב-GPIB, Gigabit LAN או USB כממשק המכשיר. יש להשתמש ב-Gigabit LAN או USB עבור יישומים בהם מועברות כמויות גדולות של נתונים בין המכשיר ובין מחשב.
נתח ספקטרום ונתח אותות וקטורי
נתחי ספקטרום ונתחי אותות מודרניים רבים מתפקדים גם כנתחי ספקטרום וגם כנתחי אותות וקטוריים – במכשיר אחד.
ברוב המקרים, זה הרבה יותר מהיר לבצע sweep של מרווחים רחבים עם נתח ספקטרום מאשר לבצע sweeps של (fast Fourier transformation). באופן דומה, בדרך כלל זה מהיר יותר לבצע sweep של מרווחים צרים בטווחי תדרים צרי-רזולוציה המשתמשים ב-FFT sweeps. אם העניין העיקרי שלך הינו זמני מדידה אתה יכול לבחור ” Best Speed” בתפריט ה-“Sweep Type Rules” והמכשיר יבצע אופטימיזציה אוטומטית של ההגדרות עבור זמן sweep.
סיכום
מאמר זה רק נוגע על קצה המזלג באופן ביצוע אופטימיזציה לכל תהליך בדיקות היצור, אולם שימוש בחלק מהתכונות והיכולות אשר נדונו במאמר זה ישפר את התפוקה. ביצוע פעולות אלה לפני שקוד הבדיקות פותח במלואו יחסוך זמן גם בפיתוח מערכת הבדיקות וגם בפיתוח תכנית הבדיקות הכוללת.
