ניתוח תקשורת טורית באמצעות אוסילוסקופים
1 יולי, 2010
Agilent חשפה אוסילוסקופים מהירים לתדרי 16-32GHz
Agilent חשפה אוסילוסקופים מהירים לתדרי 16-32GHz
המעבר לתדרי עבודה מהירים בתעשיית האלקטרוניקה גורר שינויים איטיים אך מרחיקי לכת בשיטות תכנון ובדיקה. להערכת פרופ' אמיר בוג מהמחלקה לאלקטרוניקה פיסיקלית באוניברסיטת תל-אביב, העלייה בתדרי העבודה, משתנה היחס בין אורך הגל לגודל המעגל וניתוח המעגל צריך להתבצע באמצעות חישובים אלקטרומגנטיים.
"הדבר בולט במיוחד בתחום האלקטרוניקה הספרתית, מכיוון שמערכות דיגיטליות מבוססות על גלים ריבועיים לא סינוסואידליים. בתדרים גבוהים, הגל כולל הרמוניות (תדרים משניים בהתמרת פורייה) בתדרים גבוהים מאוד אשר יוצרות תופעות חדשות. זו הסיבה שיצרנים רבים מנסים לשחזר את הגל הריבועי כולל ההרמוניות שלו. "תחום חדש מהבחינה הזו הוא מעגלים אלקטרוניים המודפסים על-גבי כרטיסים והמעגלים שבתוך חצאי-מוליכים. בעבר, כאשר המעגלים היו קטנים מאוד בהשוואה לאורך הגל בתדר העבודה החשמלי, ניתן היה לפתור את אותם באמצעות חוקי קירכהוף. עם העלייה בתדרי העבודה, משתנה היחס בין אורך הגל לגודל המעגל, וניתוח המעגל צריך להתבצע באמצעות חישובים אלקטרומגנטיים".
בצל התמרת פורייה
ברמה התעשייתית, פירוש הדבר שמעגלים ספרתיים רבים מתחילים להתנהג כמעגלי RF. לדברי יועץ טכנולוגי בכיר באג'ילנט ישראל, אברהם חולין, כאשר מפתחים כיום אוסילוסקופים מהירים חדשים הדבר דורש שימוש בטכנולוגיות ייצור חדשניות הנשענות על ידע מתחום ה-RF. חולין: "עקב קשיי התמודדות עם בעיית ההפרעות האלקטרומגנטיות, עברה התעשייה להתבסס על פרוטוקולי תקשורת טורית. אולם פרוטוקולים אלה דורשים מהירות עבודה גדולה מאוד, וכאשר מדובר בממשקים מהירים כמו FibreChannel, SAS 12 G, 10 Gb Ethernet, USB 3.0 או PCI Express, מדובר בקצבי תקשורת של 5-15GHz לפחות. במהירויות כאלה יש צורך באוסילוסקופים מדוייקים ורגישים במיוחד, שכן ההרמוניה השלישית של התמרת פורייה בתוך רצפת הרעש של הסקופ יכולה להיעלם בקלות מהעין, וצוותי פיתוח יכולים לחשוב שיש בעיות בפיתוח – גם כאשר הפיתוח עונה על הדרישות. וכל זאת מפני שהאוסילוסקופ לא סיפק תשובה אמינה".
בחודש שעבר הציגה Agilent את הפתרון החדש לאתגר: סדרת האוסילוסקופים המהירים Infiniium 90000 X-Series, המספקת רוחב פס אנלוגי אמיתי בטווח התדרים 32GHz-16. הסדרה ממוקמת על-ידי החברה כרמה עוקבת לאחר סדרה Infiniium 90000A לטווח של 2.5-13GHz ולאחר Infiniium 9000A לטווח של 600MHz-4GHz. המטרה היא לספק יכולת שדרוג של המשתמשים לאורך כל טווח הפעילות בתעשייה.
ש: מה הם הקשיים בייצור אוסילוסקופ 32GHz?
חולין: "ליבת האוסילוסקופ צריכה להיות מהירה מאוד, אולם במהירויות עבודה של עשרות גיגה-הרצים צריך להתייחס אל המעגלים בתוך השבב כאל מעגלי מיקרוגל ולטפל בהם שטכנולוגיות RF טיפוסיות כמו גלבו (Wave Guide). בנוסף, יש צורך בטכנולוגיית ייצור שהיא גם מהירה מאוד, וגם יציבה מאוד מרעשים ומהפרעות. לכן Agilent החליטה לייצר את המעגל המשולב הקדמי בטכנולוגיית InP (אינדיום פוספט: Indium Phosphide) המאפשרת ייצור רכיבים מהירים מאוד, ותכננה אותו באמצעות כלים לטיפול באותות RF מהירים. זוהי טכנולוגיה קניינית של Agilent, והיא מבטיחה יכולת שדרוד עתידי של מכשירי בדיקה לתדרים של עד 50GHz. טכנולוגיה ייחודית נוספת ששולבה במשפחה החדשה היא אריזת אלומיניום ניטריד. היא מאפשרת לצרף חמישה שבבי InP בתוך מודול מרובה-שבבים (MCM) יחיד, הכולל טכניקות סיכוך ממוזערות ומערכת פיזור חום".
רצפת רעש נמוכה
"הצלחנו לשלב ברכיב MCM אחד גם את מעגל הכניסה הקדמי וגם ארבעה ממירי ADC המזינים את המכשיר באותות הנבדקים. מעגל הכניסה כולל קדם-מגבר 32GHz, מוליכים קואזי-קואקסיאליים להבטחת שלמות האות, דוגם (Sampler) לממירי ה-ADC העובד בקצב של 32GHz ומהירות מתיוג של 200GHz בתוך הרכיב. כתוצאה השיגו האוסילוסקופים יציבות לאורך ציר הזמן, המתבטאת בריטוט (Jitter) של 100fs (פמטו-שניות בלבד), ורצפת רעש עצמי (Noise Floor) של 2.04 mV בלבד".
ש: ערכתם שינויים במבנה הפרובים?
"חלק גדול מההפרעות במדידה מגיעות מהפרובים עצמם. הסדרה כוללת פרובים חכמים שמשולבים בהם מגברים המיוצרים מרכיבי אינדיום פוספיד. המגברים מותאמים לתדרי העבודה הדרושים ומאפשרים שידרוג הפרוב עם העלייה בתדרי העבודה של הלקוח. הפרובים מתקשרים עם האוסילוסקופ באמצעות ערוץ I²C. באמצעות ערוץ זה מוריד האוסילוסקופ קובץ S-Parameter ייחודי ל-Probe ומכניסו לחישובי De-Embedding להצגה נכונה של צורת הגל".
הסדרה החדשה מגיעה לשוק בשתי קבוצות מרכזיות: המכשירים הבסיסיים הם מקבוצת DSO (Digital Signal Oscilloscope), וקבוצת DSA (Digital Signal Analyzer). קבוצה זו מגיעה בתוספת חבילת תוכנה לניתוח Jitter ולניתוח סריאלי, המזהה את הביטים הבודדים ומאפשרת לנתח את תפקוד פרוטוקול התקשורת. להערכת חולין, לאור הזמנות ראשוניות מצג שותפים אסטרטגיים של החברה, שכבר הזמינו את כל קיבולת הייצור, זמן האספקה הצפוי בישראל לאוסילוסקופים החדשים מרגע ההזמנה, צפוי להיות כ-4 חודשים.
פורסם בקטגוריות: צב"ד , ציוד בדיקה
כתבות נוספות העשויות לעניין אותך
