Jakub kucera, anapico
הצורך במדידות רעש פאזי הולך וגובר ככל השימושים המרובים במקורות תדר מסונתזים, רכיבי CRYSTAL OCILLATORS ,VCO ,PLL וכן הלאה.
קיימים אמצעי בדיקה/מדידה בתחום זה ולרוב עלות מוצרים אלו גבוה מאוד והשימוש מוגבל בעיקר למעבדות פיתוח.
לאחרונה יצאה לשוק מערכת העונה לרוב אם לא לכל הצרכים תוך כדי שימת דגש ברמות רעש המדידה ודיוק המדידה.
מערכות אלו פותחו על ידי חברת שוויצרית תוך כדי שמירה על צרכי המשתמש, קלות הפעלה, דיוק רמות הביצועים
Anapico פיתחה סדרה של נתחי מקורות אותות אוטומטיים לחלוטין עם יכולת מדידה המגיעה ל-21 גיגה-הרץ עם מערכת קורלציה “cross correlation”, הנותנת מענה לסוגיות הנפוצות ביותר של מדידות רעשי פאזה, רעש אמפליטודה ורעשי baseband. סדרת APPH של נתחים מתוצרת Anapico מתמקדת ב:
קלות השימוש
דיוק ויכולת נשנות (reproducibility) גבוהים
מהירות המדידה
טווח דינמי רחב עם רצפות רעש נמוכות של המערכת
מוצעים 3 דגמים שונים תלויי-יישום עם יכולת מדידה לתחומי תדר:
2MHz עד 400 ,(APPH6000-IS400)
2MHz עד 6 (APPH6000-IS ו-APPH6040 5GHz עד 21 ,()
בהתאמה
ארכיטקטורת המערכת
תכנון ה-APPH מתמקד בהצעת ביצועים גבוהים עם ארכיטקטורה פשוטה אך בעלת יכולות רבות עוצמה (תרשים 1). מנוע הליבה של ה-APPH משלב ערוצי מקלט אנלוגי עם הרעש הנמוך ביותר בשילוב טכנולוגיה עיבוד אותות דיגיטליים על מנת לספק מדידות רעש מהירות עם יכולת נשנות. נתח ה-FFT מבוסס ה-FPGA מטפל ב-MS/s דגימות בזמן אמת ובכך מאפשר אלפי קורלציות ומדידות הנמוכות מ–170 בתוך שניות ספורות.
ה-APPH אינו כולל תצוגה כאמצעי להקטנת עלות המוצר תוך כדי הגדלת אמינותו ומשתמש במחשב אישי, מחשב נייד או מחשב לוח (טאבלט) כ”תא הטייס”, הנשלט באמצעות חיבור לרשת LAN או USB בשיטת “הכנס והפעל” (plug-and-play) הפועל עם כל מחשב סטנדרטי.
כיול מדויק
כל מערכת הבדיקה נתונה במארז קומפקטי נטול מאוורר. פיתוח המוצר על פלטפורמה משולבת במלואה ובעלת הספק נמוך הנמנע משימוש במאוורר לקירור, ובכך אף מנע אותות שווא (spurious signals) ולולאות ארקה וקווי מתח. ישנם שני מארזים זמינים, מארז נישא של 2.5 ק”ג ומארז של 4.5 ק”ג בגודל 19 אינץ’ שניתן להרכיב במסד, תלוי בדגם ובדרישות הלקוח.
היבט חשוב מאוד הינו כיול מדויק. לפני המשלוח, כל מכשיר מכויל בזהירות רבה מול תקן רעש יחוס (traceable) על מנת להבטיח את הדיוק הגבוה ביותר ותוצאות עקביות וניתנות לחזרה. אופציונאלית, ניתן לספק תקן כיול עם המכשיר כדי לאפשר למשתמשים אימות ביצועים במקום בכל עת.
יכולת מדידה
מכשירי ה-APPH הינם מערכות מדידה של רעשי פאזה, אשר מתוכננות לספק בצורה עקבית נתונים מדויקים, מוחלטים ותוספתיים (additive) של רעשי פאזה. יחידות ה-RF הסטנדרטיות הינם לתחומי תדר של 2MHz עד 400MHz או 6.2GHz, ועד ל-21GHz. למשתמש יש אפשרות לעקוף את המקור הפנימי ולהשתמש במקורות חיצוניים כמקורות יחוס המסופקים על ידי המשתמש עצמו על מנת להשיג רמות משופרות של רעשי פאזה עם זמני מדידה קצרים אף יותר.
נתוני רעש הפאזה המוצגים בתרשים 2 הינם נתונים שנאספו ממקור ייחוס OCXO 100 מגהרץ בעל רעש נמוך. שלושת התוויים (traces) המוצגים הינם אחרי הקורלציה הראשונה (ירוק, לאחר זמן מדידה של 12 שניות), לאחר 10 קורלציות (כחול, לאחר 120 שניות), ו-100 קורלציות (אדום, לאחר 20 דקות), בהתאמה. לרצפת הרעש של ההתקן הנבדק ב-dBc/Hz מגיעים אחרי 10 קורלציות בלבד או שתי דקות. עבור מדידה זו של רעש אולטרה-נמוך, הושגו תוצאות מהירות אף יותר עם מקורות ייחוס חיצוניים. רגישותה של המערכת המופעלת עם מקורות הייחוס הפנימיים תלויה בתדר הנשא (carrier frequency) של ההתקן הנבדק, וגם בהיסט המדידה (measurement offset), בהתאמה זמן המדידה. תרשים 3 מציג את הרגישות האופיינית כאשר משתמשים במקורות הפנימיים לביצוע מדידה תוך הנחת זמן מדידה של כ-24 שניות עם היסט מ-1Hz עד 10MHz.
אולם ה-APPH יכול לבצע יותר מבדיקות רעש פאזה אבסולוטי של אוסילטורים ומסנתזים (synthesizers). אותם המכשירים יכולים למדוד רעש פאזה תוספתי של מגברים תחת תנאי הפעלה שונים, מכשירים להעתקת תדר (frequency translating devices), וכן רעש אמפליטודה של אוסילטורים או משדרים. תרשים 4 מציג את רעש האמפליטודה שנתקבל מאחד ממחוללי האותות של Anapico ב-4GHz, ומראה תווי (trace) עם סמנים שהוגדרו על ידי המשתמש ורשימת סמני שווא.
ה-APPH גם מציע גישה ישירה לנתח ה-FFT, דבר המאפשר אף ניתוח רעש של ערכי מתח מסופק ומתח בקרה. ה-APPH6040, עם טווח היסט מורחב, וכן ה-APPH20G מספקים טווח תדרים מעבר ל-40 מגהרץ ויכולת מדידת מעבר (transient). סקירה של יכולות המדידה מוצגת בטבלה 1.
שליטה מרחוק על ידי המשתמש ושליטה מרחוק אוטומטית מלאה
מובן שביצוע יעיל של מדידות רעש דורש ממשק יעיל אל המשתמש. כל המכשירים של Anapico מסופקים עם ממשק משתמש גרפי ייעודי שהינו קל לניווט ולהפעלה (ראו תרשים 2) ומאפשר מדידות פשוטות של “קליק אחד”. ישנם חיוויים פשוטים עבור ההספק, התדר ויציבות התדר של ההתקן הנבדק, כמו גם מצב נעילה וחיוויים אודות תקפות התוצאות. חומרת דיאגנוסטיקה משובצת מספקת את המידע שהתוכנה זקוקה לו לצורך זיהוי אוטומטי, נעילה, כיול, רכישת נתונים ועיבודם לאחר מעשה. תכונות חשובות כוללות
חיווי רמת ההספק של ההתקן הנבדק וחיוויים של התדר והטְרִידָה (drift)
חלון תוויים (plots) ייעודי עם פונקציות שינוי גודל אוטומטי (auto-scale) וזום גמיש, שינוי גודל (scaling) והחלקה (smoothing)
גרירה ושחרור של סמנים (markers) מרובים
זיהוי, הצגה וביטול של אותות שווא (Spurious)
יצוא נתונים לפורמט CSV,Excel ו-ASCII.
יצוא traces של תווי (plot) יחיד או תוויים מרובים למפת סיביות או פורמט APPH שניתן לטעינה מחדש
נתונים מרובים של עיבוד שלאחר מעשה כגון ריצוד אקראי לאורך טווח תדרים מוגדר, שונות אלן, רעש פאזה אינטגראלי (ראו תרשים 5).
בעוד שממשק המשתמש הגרפי רב העוצמה הזה מספק תכונות רבות עוצמה למשתמש, מכשירי ה-APPH הינם אופטימאליים לשליטה ישירה באמצעות תוכנת המשתמש. ספריות תכנות כמו גם שפת פקודות סטנדרטית של SCPI מאפשרות גישה ישירה ושליטה על המכשיר, ומאפשרות מהירות מדידה ותפוקת בדיקות מרביות. ניתן לבצע מדידות רעש של נקודה יחידה (single spot) במהירות מרבית פר התקן נבדק.
לסיכום, סדרת ה-APPH של נתחים מספקת מדידות מהירות מדויקות וקלות לביצוע במחירים אטרקטיביים ביותר. לקוחות נתמכים באמצעות מדריכים למשתמש ולמתכנת, ותמיכה ישירה מסופקת דרך קו תמיכה חם ומיידי של דואר אלקטרוני.
הכתבה נמסרה באדיבות חברת GIDIY
