Come vengono testati i circuiti ad alta velocità se non esistono apparecchiature di prova?

Come sono stati eseguiti i test per i circuiti e i dispositivi della gamma da Ghz a THz prima che esistessero oscilloscopi e contatori di frequenza abbastanza veloci?

Per qualche prospettiva, considera che i segnali ottici sono ancora una frequenza troppo alta per poter campionare e misurare il campo elettrico istantaneo, ma ci sono ancora molti tipi diversi di misure che possiamo fare su un segnale ottico.

• Con un sensore di potenza (un fotodiodo o persino un LDR) possiamo misurare la potenza del segnale.

• Con un prisma o una griglia di diffrazione possiamo costruire uno spettrometro e avere un'idea approssimativa dello spettro del segnale e / o della larghezza di impulso.

• Con un interferometro possiamo mescolare il segnale ottico con una versione ritardata di se stesso e misurare il tempo di coerenza (larghezza di banda) del segnale con una risoluzione forse gigahertz.

• Con un oscillatore locale sintonizzabile (laser), possiamo persino mischiare il segnale e misurare il suo spettro con un analizzatore di spettro RF, ottenendo una risoluzione di 100 kHz.

Tutte queste misurazioni hanno analoghi nel regime delle microonde e sono state o potrebbero essere utilizzate dagli ingegneri delle microonde prima dell'avvento degli oscilloscopi multi-gigahertz.

Molto tempo fa facevano affidamento sulla velocità dei diodi Gunn per campionare la forma d'onda del segnale di ingresso con una durata dell'impulso di controllo in modo che la frequenza di differenza potesse essere visualizzata su un oscilloscopio a base di tempo lento. Se la durata del campione era abbastanza breve da catturare solo il punto su una forma d'onda ricorrente, la forma d'onda veniva preservata.

I diodi Gunn erano utili poiché avevano una bassa resistenza negativa, quindi una volta innescati, questo avrebbe accelerato e quindi mantenuto il risultato una volta che la carica di polarizzazione era esaurita.

La chiave per la ricezione di una frequenza superiore a quella che può essere osservata o rilevata consiste nell'utilizzare l'imaging down-conversion in una frequenza IF utile o direttamente nella banda base dipende dall'efficienza di conversione, dal livello di potenza e dal SNR.

Metodi come interferometria, rivelatori a diodi, campionatori pulsati, in cui l'armonica della frequenza di campionamento ha energia armonica sufficiente nella banda di interesse.

Miscelatori non lineari come; Giunzione Josephson "variatore di temperatura", varicap, diodi GaAs e varactor eterogenei (HBV) o pompa ottica con tempi di salita estremamente rapidi da piccoli spazi di arco di gas inerte.

Questi aliasing ambiti di tipo down-conversion sono stati chiamati oscilloscopi di campionamento. (ma utile solo per onde ripetitive)

ulteriori letture

Gli oscilloscopi "abbastanza veloci" sono un trucco per visualizzare segnali che variano nel tempo, ma non sono l'unico trucco. Un oscillatore da 1 GHz, ad esempio, riscalderà una resistenza. Risuonerà anche con una lunghezza della cavità di circa 120 mm (che può essere determinata rilevando il riscaldamento dei resistori). La combinazione si chiama "misuratore d'onda".

Un misuratore d'onda grezzo è una lunghezza di filo posta su un piatto di carta, in un forno a microonde. La lunghezza giusta (circa due pollici) del filo diventa molto più calda e brucia la piastra in un colore più scuro, rispetto ad altre lunghezze del filo.

Puoi dire la frequenza, senza un "contatore di frequenza", di luce usando una griglia di diffrazione (un CDROM vuoto ha 1 ora di riproduzione, a 1 giro al secondo, quindi puoi misurare la banda con un righello e usarla per diffrarre un raggio laser ...) e misurare la lunghezza d'onda, quindi (conoscendo la velocità della luce) la frequenza.

Se hai un'onda non sinusoidale, verranno visualizzate TUTTE le armoniche, e con un po 'di attenzione nella misurazione puoi identificare le onde quadrate e triangolari.

Molte persone non chiamerebbero quel CD vuoto uno "strumento di misura", ma fa il suo lavoro. Semplicemente non è conveniente e precalibrato. Né è il piatto di carta nel forno a microonde (e se apprezzi il sapore del tuo cibo, devi pulire i sottoprodotti fumosi).

Esistono molti modi per analizzare il dispositivo Terrahertz così a lungo che non si è troppo interessati alle informazioni precise sul dominio del tempo. Puoi sempre usare un mixer / downconver, eseguire la digitalizzazione e l'analisi sul dominio della frequenza.

Una società chiamata Virginia Diode produce tale mixer.