החידה של Agilent: כיצד אפשר לעקוף את משפט נייקוויסט?
5 דצמבר, 2013
משפט הדגימה של נייקוויסט קובע שתדר האות השימושי שניתן לייצר שווה למחצית קצב הדגימה. חברת Agilent פיתחה מחולל צורות גל אשר מצליח לדלג מעבר למגבלה הזו
משפט הדגימה של נייקוויסט קובע שתדר האות השימושי שניתן לייצר שווה למחצית קצב הדגימה. חברת Agilent פיתחה מחולל צורות גל אשר מצליח לדלג מעבר למגבלה הזו
מאת: Beate Hoehne, Agilent Technologies
מחולל צורת גל שרירותי (AWG) הוא מקור גמיש במיוחד של ייצור אותות. הארכיטקטורה הבסיסית שלו היא פשוטה: הוא מכיל זיכרון של צורות גל, ממיר דיגיטלי לאנלוגי (DAC) ומגבר, כאשר הזיכרון מאחסן ייצוג נומרי של האות ומספק דגימות ל-DAC.
התקני AWG הזמינים כיום בשוק מכסים קצבי דגימה בין מספר מגה-הרץ למספר גי'גה-הרץ, וכך מאפשרים לכסות מגוון רחב של יישומים. מכיוון שרוב היישומים ממשיכים במגמת המעבר לתדרים גבוהים יותר, גם מכשירי הבדיקה נדרשים לטפס בסולם התדרים.
עד כה, המחסום העיקרי בפיתוח מערכות בדיקה מהירות היה משפט הדגימה של נייקוויסט, הקובע שתדר האות השימושי הגבוה ביותר שיכול לסנתז מחולל כלשהו, שווה למחצית קצב הדגימה. בתיאור נוסחאי: Fmax ≤ Fs/2. טווח זה נקרא תחום התדרים הראשון של נייקוויסט.
חוסר יכולת לעמוד בתנאים האלה גורם לאובדן מידע ולהוספתו של מידע כוזב (Aliasing) לאות הדגום. אף על-פי שאין דרך תיאורטית להתגבר על משפט נייקוויסט, ניתן לשלוט בו. לדוגמה, גם אם תדר המוצא הרגיל מוגבל בדרך-כלל לטווח תדרים מוגדר (לדוגמה 5GHz), הרי שהאות המופק מכיל תגובות ספקטרליות שימושיות מעבר לתדר של האות הבסיסי. בדרך-כלל דיכוי תגובות ספקטרליות אלה מתבצע באמצעות מסנן מעביר נמוכים (Low-pass Filter).
חשוב לזכור שהתגובות הספקטרליות מתאפיינות בניחות תלוי-תדר הניגרם על-ידי הצורה הייחודית של תגובת ה-Sinc. בנוסף, התגובות מהופכות ביחס לאות הבסיס.
מחולל צורות גל עם ASIC פנימי
כל הגורמים האלה משפיעים על איכות האות ויש להם פוטנציאל להפחית את יחס האות לרעש (SNR) או את ה- Spurious Free Dynamic Range. על האות להתאפיין בסבילות לירידה באיכות האות, או שעל מקור האות להיות מכשיר איכותי במיוחד המספק תוצאות מעולות גם לאחר הפחתת ה-SNR או ה-SFDR.
מחולל צורת הגל השרירותי Agilent M8190A הוא מכשיר AWG המספק דגימות בקצב של 12GSa/s, בהגבר של 3dB- וברוחב-פס אנלוגי של 5GHz. בין השאר, הוא כולל מצב "Doublet", המיועד לייצר אותות בתחום התדרים השני של נייקוויסט. מצב זה מקדם את ההיענות בתחום התדרים השני של נייקוויסט לצורך ייצור אותות המוגדרים כ"מוגבלי רוחב פס" באיכות גבוהה, גם בתדרים גבוהים יותר.
מצב Doublet מיושם באמצעות מעגל ASIC קנייני של חברת Agilent, אשר עושה שימוש בדגימה חוזרת מבוזרת. במקרה של DAC מסורתי, חלק ניכר מעיוות האות האופייני נובע מ"סיבוב" (Slewing) לא ליניארי של האות היוצא, אשר נובע מהמיתוג של מקורות הזרם הפנימיים.
בממיר ה-DAC של Agilent, מיתוג מקורות הזרם נעשה בתוך שבב ה-DAC והרכיב מבצע דגימה חוזרת תוך שימוש בשעון מיוחד בעל רעש נמוך מאוד פני שליחת האות למוצא. כיוון שהשינויים במוצא מתאפיינים בלינאריות גבוהה, ה-DAC מספק ביצועי SFDR משופרים.
כתוצאה מכך, מחולל Agilent M8190A מסוגל לייצר אותות איכותיים מעל לרוחב הפס האנלוגי שלו על-ידי שימוש בתחום התדרים השני של נייקוויסט.
פורסם בקטגוריות: חדשות , צב"ד , ציוד בדיקה
כתבות נוספות העשויות לעניין אותך
