Table of Contents

Κατανόηση Γεννήτριες Σημάτων σε Σύνθετα περιβάλλοντα δοκιμών

Στα σύγχρονα ηλεκτρονικά, οι δοκιμές σπάνια περιλαμβάνουν μια ενιαία, απομονωμένη πηγή σήματος. Συστήματα-on-chip (SoCs), ασύρματες μονάδες επικοινωνίας, συστοιχίες ραντάρ, και συσκευές μικτών σημάτων όλα βασίζονται σε πολλαπλά ταυτόχρονα ερεθίσματα για να επικυρώσουν την απόδοση υπό ρεαλιστικές συνθήκες. Επιλέγοντας μεταξύ ενός μονοκαναλιού και μιας γεννήτριας πολλαπλών καναλιών σήματος είναι επομένως μια απόφαση που επηρεάζει άμεσα την πιστότητα μέτρησης, την ταχύτητα ανάπτυξης και την κατανομή του προϋπολογισμού. Αυτό το άρθρο εξετάζει τις τεχνικές και πρακτικές διαφορές μεταξύ των δύο αρχιτεκτονικών, παρέχοντας στους μηχανικούς ένα πλαίσιο για να ταιριάζουν με την ικανότητα γεννήτριας για τη δοκιμή της πολυπλοκότητας.

Ο ρόλος των καναλιών σήματος στη πολυπλοκότητα δοκιμών

Ένα κανάλι γεννήτριας σήματος είναι κάτι περισσότερο από μια απλή έξοδο? περιλαμβάνει την πλήρη αλυσίδα σήματος: κινητήρας παραγωγής κυματομορφών, διαμόρφωση, σύνθεση συχνοτήτων, έλεγχος πλάτους, και κύκλωμα εξόδου. Ο αριθμός των ανεξάρτητων καναλιών καθορίζει πόσα συγχρονισμένα ή αυθαίρετα σήματα μπορούν να παραχθούν ταυτόχρονα.

Γεννήτριες μονοκανάλι: Απλότητα και περιορισμοί

Οι γεννήτριες σημάτων ενός καναλιού είναι τα άλογα εργασίας των βασικών δοκιμών πάγκου. Είναι συνήθως χαμηλότερο στο κόστος, ευκολότερο στο πρόγραμμα, και απαιτούν λιγότερη βαθμονόμηση πάνω από το κεφάλι.

  • Επαλήθευση της απόκρισης συχνότητας φίλτρου χαμηλής διέλευσης
  • Χαρακτηρισμός του σταδίου κέρδους ενός μόνο επιχειρησιακού ενισχυτή
  • Ένεση γνωστού ερεθίσματος στην είσοδο του ADC ενός μικροελεγκτή
  • Δοκιμή ευαισθησίας ενός απλού δέκτη σε μία συχνότητα

Ωστόσο, όταν οι δοκιμές απαιτούν σήματα φάσης-συνοχής, [[LFT:2]] η χρονική ευθυγράμμιση[] η διαφοροποίηση, ή η παρεμβολή [[[LFT:5]]] η αντίδραση ερεθίσματος-απόκρισης σαρώνει, μια γεννήτρια μονοκάναλου φτάνει γρήγορα στο όριό της. Για παράδειγμα, η μέτρηση της απομόνωσης μεταξύ δύο κεραιών σε έναν πομποδέκτη MIMO απαιτεί τη μετάδοση δύο ανεξάρτητων αλλά φάσεων-κλειδωμένων σημάτων ταυτόχρονα. Μια μονάδα μονοδιάστατου αγωγού μπορεί να εκτελέσει αυτή τη μέτρηση μόνο διαδοχικά, η οποία μπορεί να παραλείψει δυναμικές αλληλεπιδράσεις όπως η αμοιβαία ζεύξη shifts λόγω θερμοκρασιών ή διακυμάνσεων ισχύος.

Γεννήτριες πολλαπλών καναλιών: Συγχρονισμός και κλιμάκωση

Οι γεννήτριες σημάτων πολλαπλών καναλιών παρέχουν δύο έως δεκάδες συγχρονισμένες εξόδους, καθεμία από τις οποίες μπορεί να παράγει διακριτές κυματομορφές. Η κρίσιμη τεχνική διάκριση είναι ]η συνοχή φάσης μεταξύ των καναλιών: όλες οι έξοδοι προέρχονται από ένα κοινό ρολόι αναφοράς και συχνά μοιράζονται τοπικά σήματα ταλαντωτών, έτσι η σχετική τους φάση παραμένει σταθερή και προβλέψιμη. Αυτή η ικανότητα είναι απαραίτητη για:

  • Προσομοιωτές δέσμης ραντάρ με διατομές φάσης ανά στοιχείο
  • Δοκιμές οδήγησης διαφορικής γραμμής με συμπληρωματικά σήματα σιδηροτροχιάς
  • Εξομοίωση πολυ-μονοπατιών ξεθώριασμα σε εξομοιωτές ασύρματων καναλιών
  • Δημιουργία σημάτων τετραγωνικής ζώνης (I/Q) για ανάλυση διαμόρφωσης διανυσματικών διανυσματικών διανυσματικών διαχωριστών

Οι σύγχρονες γεννήτριες πολλαπλών καναλιών υποστηρίζουν επίσης ρύθμιση της κάνναβου σε κάνναβο μέχρι την ανάλυση του μικροδευτερόλεπτου, επιτρέποντας ακριβή χρονισμό σε εφαρμογές μεικτών σημάτων, όπως η ταυτόχρονη δειγματοληψία πολλαπλών ADC.

Βασικές σκέψεις όταν Επιλέγετε μια γεννήτρια σημάτων

Πέρα από τον υπολογισμό των καναλιών, διάφορες τεχνικές παράμετροι καθορίζουν αν μια γεννήτρια είναι κατάλληλη για μια συγκεκριμένη σύνθετη δοκιμή.

Φάση Συνοχή και Ακρίβεια Χρονισμού

Για δοκιμές που περιλαμβάνουν πολλαπλές εισροές ⁇ όπως γραμμικότητα μέτρησης ενός ανοδικά μετατρεπόμενου μίξερ που απαιτεί ξεχωριστά σήματα RF και LO ⁇ φάσης η συνοχή μεταξύ των καναλιών επηρεάζει άμεσα την ακρίβεια των προϊόντων διατροποποίησης. Οι μη συνυφασμένες γεννήτριες εισάγουν την μετατόπιση τυχαίας φάσης, η οποία εμφανίζεται ως θόρυβος στο μετρούμενο φάσμα. Οι γεννήτριες πολλαπλών καναλιών με κοινή αναφορά[ και με τη χρήση συνθετικού κλείδωμα της δέσμης αυτής εξαλείφουν αυτή την μετατόπιση. Σύμφωνα με ένα σημείωμα εφαρμογής από τις τεχνολογίες Keysight, η διατήρηση της συνοχής της φάσης εντός ±1° σε συχνότητες μικροκυμάτων είναι εφικτή μόνο με τις αρχιτεκτονικές πολλαπλών καναλιών που μοιράζονται μια κοινή τοπική αλυσίδα ταλαντωτών (Σημείωση κλειδιών εφαρμογής 5992-3788EN).

Εύρος ζώνης και εύρος συχνότητας

Οι γεννήτριες ενός καναλιού συχνά προσφέρουν ευρύτερο εύρος ζώνης ανά κανάλι, επειδή μπορούν να αφιερώσουν όλους τους εσωτερικούς πόρους (ρυθμός δειγματοληψίας DAC, βάθος μνήμης και ενισχυτής εξόδου) σε μία διαδρομή σήματος. Τα όργανα πολλαπλών καναλιών πρέπει να μοιράζονται αυτούς τους πόρους, μειώνοντας μερικές φορές το μέγιστο εύρος ζώνης ανά κανάλι. Για παράδειγμα, μια γεννήτρια τεσσάρων καναλιών 40 GHz μπορεί να παράγει μόνο 20 GHz ανά κανάλι όταν είναι ενεργά και τα τέσσερα. Οι μηχανικοί πρέπει να επαληθεύσουν ότι το εύρος ζώνης ανά κανάλι μιας μονάδας πολλαπλών καναλιών πληροί τις απαιτήσεις Nyquist και αρμονικής της δοκιμής τους.

Δυνατότητα προσαρμογής και αρτηριακές κυματομορφές

Οι σύγχρονες διαδικασίες δοκιμών απαιτούν περισσότερα από καθαρά ημίτονα κύματα. Η παραγωγή κυματομορφής (AWG), Η διαμόρφωση IQ και η διαμόρφωση παλμών συνήθειας[] είναι κοινές απαιτήσεις. Σε γεννήτριες μονοκινητήρων, η μνήμη AWG είναι πλήρως διαθέσιμη για μία κυματομορφή, επιτρέποντας μεγαλύτερες περιόδους αναπαραγωγής ή υψηλότερους ρυθμούς δειγματοληψίας. Σε μονάδες πολλαπλών καναλιών, η μνήμη κυματομορφών είναι είτε κοινή μεταξύ των καναλιών (περιοριζόμενη πολυπλοκότητα) είτε διπλή (αυξημένο κόστος).

Κόστος έναντι απαιτήσεων δοκιμής

Μια υψηλής ποιότητας γεννήτρια μονοκαναλιού μπορεί να κοστίσει το μισό από μια συγκρίσιμη μονάδα τεσσάρων καναλιών, αλλά το συνολικό κόστος της ιδιοκτησίας περιλαμβάνει το χρόνο δοκιμής και την αβεβαιότητα μέτρησης. Αν μια δοκιμή πολλαπλών σημάτων μπορεί να πραγματοποιηθεί σε ένα ενιαίο πέρασμα με μια γεννήτρια πολλαπλών καναλιών σε σύγκριση με πολλαπλές ρυθμίσεις με μια μονάδα μονοκαναλιού, η εργασία και ο εξοπλισμός εξοικονόμηση χρόνου downtime συχνά δικαιολογούν την πριμοδότηση. Επιπλέον, μερικά σχέδια πολλαπλών καναλιών προσφέρουν τροπικές αρχιτεκτονικές[ που επιτρέπουν την αγορά καναλιών σταδιακά ⁇ μείωση των προκαταβολικών επενδύσεων, ενώ διατηρούν τις διαδρομές αναβάθμισης.

Πρακτικές δοκιμές σεναρίων

Για να απεικονιστούν οι ανταλλαγές, εξετάστε τέσσερις αντιπροσωπευτικές περιπτώσεις δοκιμών.

Απλός χαρακτηρισμός συστατικού

Η δοκιμή της συχνότητας αυτοσυντονισμού ενός μόνο επαγωγέα απαιτεί μόνο μία ημίτονη σάρωση. Μια γεννήτρια μονοκάναλου που συνδέεται με έναν αναλυτή δικτύου αρκεί. [[LFT:0]]Η ικανότητα πολλαπλών καναλιών δεν προσθέτει καμία αξία εδώ[[LFT:1]]; χρησιμοποιώντας αυτή θα σπαταλούσε πόρους. Οι τεχνικοί της Bench θα πρέπει να διατηρούν μια αξιόπιστη μονάδα μονοκάναλου διαθέσιμη για τέτοιες εργασίες ρουτίνας.

Δοκιμή μεικτού σήματος και συστήματος επί των κιβωτίων (SoC)

Η επικύρωση ολόκληρου του τσιπ υπό ρεαλιστικές συνθήκες απαιτεί ταυτόχρονη εφαρμογή ενός ⁇ ολογιού συστήματος, μια διαμορφωμένη είσοδο RF, και ένα ψηφιακό ερέθισμα βάσης. Μια γεννήτρια σήματος πολλαπλών καναλιών με συγχρονισμένες αναλογικές και ψηφιακές εξόδους (συχνά μέσω ενός συντροφικού γεννήτριας ψηφιακού μοτίβου) επιτρέπει [ τον πλήρη χαρακτηρισμό[ της διασταυρούμενης σύνδεσης, της σύνδεσης θορύβου τροφοδοσίας και των περιθωρίων χρονισμού σε μία εγκατάσταση. Οι σημειώσεις εφαρμογής του Tektronix σε μια αποσφαλμάτωση μικτών σημάτων τονίζουν ότι οι πηγές πολλαπλών καναλιών μειώνουν τον κίνδυνο να λείπουν διακοπτόμενες συσχετιζόμενες αποτυχίες (Tektronix Mixed-Signal Debug Application Note).

Δοκιμή ραντάρ και συστήματος επικοινωνιών

Τα συστήματα ραντάρ με βαθμίδες φάσης απαιτούν ανεξάρτητο έλεγχο φάσης και πλάτους για κάθε στοιχείο κεραίας. Μια γεννήτρια πολλαπλών καναλιών με συνοχή διακαναλιών καλύτερη από 1° μπορεί να μιμηθεί σενάρια καθοδήγησης δέσμης και πολλαπλών στόχων σε επίπεδο ολοκλήρωσης συστήματος. Ομοίως, η δοκιμή της ικανότητας του δέκτη βάσης 5G NR να χειρίζεται παρεμβολές πολλαπλών χρηστών απαιτεί πολλαπλά συγχρονισμένα σήματα με καθορισμένες διαδόσεις καθυστέρησης. Σε αυτές τις περιπτώσεις, οι γεννήτριες μονοκινητήρων δεν είναι απλά βιώσιμες· μόνο μια λύση πολλαπλών καναλιών μπορεί να παρέχει την χωρική και χρονική ποικιλομορφία που απαιτείται.

Δοκιμή ηλεκτρομαγνητικής συμβατότητας (EMC)

Οι δοκιμές ανοσίας που διεξάγονται ανά IEC 61000-4-6 απαιτούν την έγχυση παρεμβολών με τροποποίηση ΑΜ σε πολλαπλές ασπίδες καλωδίων ταυτόχρονα. Ενώ οι γεννήτριες μονοκαναλιών μπορούν να χρησιμοποιηθούν με εξωτερικά συνδυαστικά δίκτυα, η αντιστοίχιση διασταυρώσεων και ισχύος γίνονται προβληματική πάνω από 100 MHz. Οι γεννήτριες πολλαπλών καναλιών με την παρακολούθηση της ισχύος ανά κανάλι απλοποιούν τη ρύθμιση και βελτιώνουν την επαναληψιμότητα. Η σημείωση εφαρμογής των αναλογικών συσκευών στις πηγές δοκιμών EMC σημειώνει ότι οι αρχιτεκτονικές πολλαπλών καναλιών με μεμονωμένα στάδια εξόδου μειώνουν τα ζητήματα του βρόχου εδάφους ](Αναλογικό άρθρο για τις πηγές δοκιμών EMC).

Αναδυόμενες τάσεις: Όργανα και πλατφόρμες που έχουν καθοριστεί από το λογισμικό

Η γραμμή μεταξύ μονοκαναλιών και πολλαπλών καναλιών είναι θολωτή με την έλευση των οργάνων που ορίζονται από το λογισμικό και των πλατφορμών PXI/LXI. Σε αυτά τα συστήματα, ο αριθμός των καναλιών καθορίζεται από τον αριθμό των μονάδων plug-in, κάθε δυνητικά λειτουργεί ανεξάρτητα ή συγχρονισμένα μέσω ενός backplane υψηλής ταχύτητας. Οι μηχανικοί μπορούν να ξεκινήσουν με ένα ενιαίο module και αργότερα να προσθέσουν περισσότερα κανάλια χωρίς να απορρίψουν τον υπάρχοντα εξοπλισμό. Αυτή η προσέγγιση προσφέρει ευελιξία αλλά απαιτεί προσεκτική προσοχή στη δομή συγχρονισμού ⁇ τα δομικά συστήματα πρέπει να μοιράζονται ένα κοινό ρολόι αναφοράς και τη διανομή της σκανδάλης. Σύμφωνα με ένα φροντιστήριο από τα Εθνικά Όργανα (νυν μέρος του Έμερσον), η αβεβαιότητα του backplane μπορεί να περιορίσει τη συνοχή της φάσης πάνω από τα 10 GHz[FLT4](NI PXIalronization)[FLT5].

Συμπέρασμα

Η επιλογή μεταξύ μονοκαναλιών και πολλαπλών καναλιών δεν είναι δυαδική απόφαση αλλά φάσμα που ορίζεται από την πολυπλοκότητα των δοκιμών, την πιστότητα των μετρήσεων και τον προϋπολογισμό. Για τις δοκιμές των μεμονωμένων συστατικών, χαμηλής συχνότητας, μια γεννήτρια μονοκαναλιών παραμένει η πιο αποδοτική από άποψη κόστους λύση. Ωστόσο, καθώς τα σενάρια δοκιμών περιλαμβάνουν πολλαπλά αλληλεξαρτώμενα σήματα ⁇ είτε στην επικύρωση του συστήματος SOC, είτε στην ολοκλήρωση του ραντάρ, είτε στη συμμόρφωση του συστήματος EMC ⁇ γεννήτριες πολλαπλών καναλιών με συνοχή φάσης, ανεξάρτητη μνήμη και ευθυγράμμιση χρονισμού γίνονται απαραίτητα εργαλεία. Οι μηχανικοί θα πρέπει να αξιολογούν όχι μόνο τις τρέχουσες ανάγκες δοκιμών αλλά και τις αναμενόμενες απαιτήσεις σε επίπεδο συστήματος για να αποφύγουν την υποεπενδύσεις σε ικανότητα δοκιμών.