ソフトウェア定義された信号発生器は何ですか。

ソフトウェア定義された信号発生器(SDSGs)は、信号生成技術のパラダイムシフトを表します。従来の任意の波形発生器やRF信号発生器とは異なり、固定ハードウェアアーキテクチャに依存し、SDSGはプログラム可能なプロセッサ上で実行されるソフトウェアアルゴリズムを使用して、信号を作成および変更することができます。このアーキテクチャは、単一のデバイスが、単純な正弦波から複雑なマルチストーン、およびデジタル式信号にまで、さまざまな波形の種類の膨大な配列をエミュレートすることができます。このアーキテクチャは、単にソフトウェアの構成要素を構成し、新しい信号を構成するだけでなく、新しいシステムに変えることを可能にする、CPUの構成要素を直接制御できる、新しいシステムです。

従来の信号発生器は、ハードウェア設計によって制限されます。各モデルは特定の周波数範囲、変調タイプ、または波形のために構築されます。対照的に、SDSGは、ソフトウェアのアップデートによって出力特性を変更することができ、将来の防護性と高度に適応可能にします。より深い技術的ダイビングのために、[]ソフトウェア定義されたラジオ(SDR)コンセプトは、同じ原則の多くを共有し、SDSGは基本的には、アーキテクチャのシフトの能力よりも、偽造された技術が、この技術は、アーキテクチャの効率性が向上するよりも重要です。

ソフトウェア定義された信号発生器の重要な利点

比類のない柔軟性

直感的なソフトウェア・インタフェースによる周波数、振幅、相、波形のタイプなどの信号パラメータを変更する機能は、SDSG技術の観点です。エンジニアは、プロトタイプのテスト用の単純なキャリア・ウェーブを複雑なマルチプロトコル、デジタル的に調整された信号に生成し、数秒単位でテストを切り替えることができます。この柔軟性により、複数の専用の機器の必要性を減らし、テストのセットアップを再構成するために必要な時間を短縮できます。例えば、アナログ・ラジオとデジタル・トランスフォーメーション・ダイバー、複数のメモリアル・ジェネレーターと複数のメモリアル・システムが異なる、複数のストレージ・システムと異なるストレージ・システムが異なる場合、複数のシステムが異なる環境で保存されます。

コスト効果

信号処理機能の多くは、専用のハードウェアではなくソフトウェアで実装されているため、SDSGの材料の請求書は、同等の従来の発電機よりも大幅に低下することができます。さらに、更新と新機能は、ソフトウェアのアップグレードとして展開することができ、高価なハードウェアスワップの必要性を排除します。学術ラボやスタートアップにとって、高機能な信号生成へのアクセスを民主化します。単一のプラットフォームは、さまざまなプロジェクトに複数のチームにサービスを提供し、さらにコストを広めることができます。従来のソリューションでは、LTF(F)は、従来のソフトウェアの合計が、[F]と[F]をアップグレードするソリューションをアップグレードする場合、 [F]: [F] 従来のソフトウェアのアップグレード] ソリューションは、 [F] と [F] の合計] のソリューションをアップグレード] します。

高精度・再現性

ソフトウェア定義された発電機は、波形の作成がデジタルで計算されるので、顕著な精密を達成します。アナログの漂流および部品老化から自由で、プラハの従来のハードウェア発振器。波形がソフトウェアで定義されると、同じデジタル コードは、毎回まったく同じ信号を作り出します。この再現性は、生産ラインのテストや長期信頼性試験など、複数のユニットにわたって一貫した結果を必要とするテストシナリオにとって重要です。さらに、高度な校正ルーチンは、ソフトウェアに組み込まれて、非公式の信号とデジタルフォーマットのアナログ出力を正規化するために、DACを意図したデジタル信号を正確に表現することができます。

迅速な試作と反復

エンジニアは、カスタムハードウェアを製作または構成するのを待つことなく、少量のコードを記述または変更することで、まったく新しい信号プロファイルを作成することができます。この速度は、製品の初期研究および開発フェーズ中に特に価値があります。例えば、新しい無線通信プロトコルを設計するとき、SDSGは、候補者の波形を即座に生成し、測定フィードバックに基づいて調整を行うことができます。このタイトなループは、設計、生成、測定がイノベーションを加速します。

シームレスな統合と自動化

ほとんどのSDSGsは、SCPI、LabVIEW、Python、MATLAB、C++ APIなどの標準的なプログラミングインターフェイスをサポートしています。これにより、自動テストシステムに簡単に統合できます。エンジニアは、ジェネレーターを構成するスクリプトを記述し、周波数と振幅を横断し、デバイスの応答をキャプチャし、人間の介入なしに結果をログアウトすることができます。他の機器(オシロスコープ、分析、およびネットワークの拡張)と同期する機能は、ローカルラボのワークフローを強化します。このワークフローは、このネットワークを最適化する機能が、ネットワークの効率性を高めます。

エンジニアリングのアプリケーション

無線通信のテスト

SDSGs の主な使用例の1つは、ワイヤレス通信システムの開発とテストにあります。LTE、5G NR、Wi-Fi 6/7、Bluetooth、その他のプロトコルの標準的な対応信号を生成することができます。さらに重要なのは、フェーディング、マルチパス、および干渉などの非特定の条件下で受信機のパフォーマンスをテストするためのカスタム調整された信号を生成することができます。例えば、新しい 5G モデムをテストするエンジニアは、完全な NR-TM (標準モデル) を生成し、ベクトルを変化させるための信号を検証します。

レーダーおよび電子戦車

防衛および大気空間ラボでは、SDSGはレーダーのエコーをシミュレートし、信号を詰め込むのに使用され、他の複雑な波形。 パルス幅、パルス繰り返し周波数、周波数の敏捷性、および飛行上の変調を調整することができるので、エンジニアはさまざまな脅威シナリオに対してレーダー受信機をテストすることができます。 同じハードウェアは、ソナーシミュレーション、電子対策開発、または衛星通信テストのために再構成することができます。 ソフトウェア定義は、また、簡単に生成できる パターンと自然生成 。

回路およびシステム特性化

基本的な電子R& Dのために、SDSGはアナログおよびデジタル回路を特徴付けるための特定のテスト パターンを発生させる機能を提供します。エンジニアはジッタのテスト、力管理の検証のための破烈信号、またはフィルタ設計検証のための任意一時的な波形を発生できます。波形の長さはメモリによってだけ限られるので(そしてループされるか、または流れられることができます)、非常に長い複雑な順序は可能です。これは現実世界の変化に対してのシステムの堅牢性を確かめるのを助けます。

プロトコル分析と検証

多くのバスプロトコル(I2C、SPI、CAN、LIN、Ethernet、USB)は、必要な正確な電気信号を作成するソフトウェア定義された発電機を使用して刺激することができます。 論理アナライザまたは混合信号オシロスコープと組み合わせることで、エンジニアは、既知の信号をテストの下に注入し、その応答を検証することができます。 これは、タイミングと電圧の仕様の遵守を検証するために特に有用です。

課題と考察

速度と帯域幅制限のサンプリング

SDSGsは優れた柔軟性を提供しながら、その性能はDAC速度とメモリ深さによって根本的に解釈されます。非常に高い周波数で信号を生成(例えば、40 GHzを超えるmmWaveバンド)はまだ高価なハードウェアと高度なパッケージングを必要とします。高い周波数で信号の狭いセットを必要とするラボでは、従来のアナログジェネレータは実用的である可能性があります。しかし、DAC速度が向上するにつれて、これらの制限は着実に対処されています。

レイテンシーとリアルタイムパフォーマンス

一部のアプリケーションは、クローズドループ制御システムやリアルタイムテストのようなもので、フィードバック信号と波形の調整の最小限のレイテンシが要求されます。ソフトウェア処理では、ソフトウェアの最適化が緩和しなければならない固有のレイテンシがあります。 FPGAベースのSDSGは、非常に低いレイテンシを達成することができますが、すべてのタスクが加速することができます。 エンジニアは、SDSGのレイテンシがリアルタイムテスト要件を満たしているかどうかを評価する必要があります。

曲線とソフトウェアの依存性を学ぶ

SDSG を採用する際、エンジニアは新しいソフトウェアツールやプログラミングのパラダイムを習得する必要があります。これにより、チームが有益になるまで初期の展開を遅くすることができます。また、ソフトウェアに依存することで、バグ、ドライバーの問題、またはオペレーティングシステムのアップデートがテスト操作を中断する可能性があることを意味します。Lab Managers は、トレーニングを計画し、安定したソフトウェア環境を維持する必要があります。

今後の動向

ソフトウェア定義された試験装置に対する傾向は加速しています。SDSGが測定のフィードバックに基づいて最適なテスト信号を自動的に生成できるAIと機械学習とのより堅い統合を期待できます。クラウドベースの波形ライブラリとオーバーエアファームウェアのアップデートにより、ラボは複雑な波形をグローバルに共有し、再利用可能なことができます。また、信号生成用のオープンソースフレームワークが新興化され、より小さなラボがより制御とカスタマイズされます。生成、分析、およびエミュレーションの境界として、ソフトウェアは、近代的なテストエンジニアリングの中央に変わります。

コンテンツ

ソフトウェア定義された信号発生器は、現代のエンジニアリング研究所において不可欠なツールとして実証されています。 それらの柔軟性、コスト効率性、精度、および統合の容易さにより、エンジニアは、より少ない機器でより広範な課題に取り組むことができます。 通信、防衛、または電子R& Dのいずれであっても、急速に複雑な信号を作成、変更、および再現する能力はイノベーションを加速し、コストを削減します。 ハードウェアは、成長し、ソフトウェアエコシステムが進んでおり、SDSGの役割は、さらなる拡張、その技術の基礎となると、その技術の基礎を基礎として拡大します。