如果不存在测试设备,如何测试高速电路?


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在没有足够快的示波器和频率计数器之前,如何对Ghz至THz范围的电路和器件进行测试?


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“没有测量设备能够在这些范围内进行信号测量。” 你从哪里得到这个主意的?这是一个高频示波器:teledynelecroy.com/100ghz与Google的几秒钟显示了无数关于毫米波测量的页面。

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好的,但是让我们以更高的速度走,如果不存在测量设备,如何验证操作并诊断失败?当然,在Ghz示波器甚至Ghz频率计数器之前就有Ghz电路。
FourierFlux

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那不是有用的评论,
FourierFlux

这是一个有趣的问题,因为它涉及到一个似乎是经典的“鸡与蛋”问题的问题之一,通常会在边缘工程中反复出现。我希望看到一些有趣的答案。
Lorenzo Donati-Codidact.org

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@LorenzoDonati鸡蛋比鸡肉早了数千年。爬行动物和鱼类在鸟类飞翔之前就产下了卵,尤其是在鸟类出现之前。
温妮

Answers:


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从某些角度来看,考虑到光信号的频率仍然太高,无法对瞬时电场进行采样和测量,但是我们仍然可以对光信号进行许多不同类型的测量。

  • 使用功率传感器(光电二极管,甚至是LDR),我们可以测量信号的功率。

  • 使用棱镜或衍射光栅,我们可以构建一个光谱仪,并大致了解信号的频谱和/或脉冲宽度。

  • 使用干涉仪,我们可以将光信号与其本身的延迟版本进行混合,并以千兆赫的分辨率测量信号的相干时间(带宽)。

  • 借助可调谐的本地振荡器(激光),我们甚至可以对信号进行下混并使用RF频谱分析仪测量其频谱,从而获得100 kHz的分辨率。

所有这些测量在微波范围内都有类似物,并且在千兆赫兹示波器出现之前,微波工程师已经使用或可以使用它们。


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很久以前,他们依靠Gunn二极管的速度以控制脉冲持续时间对输入信号波形进行采样,以便可以在慢速时基示波器上显示差频。如果采样持续时间足够短,只能捕获重复波形上的点,则波形将被保留。

耿氏二极管之所以有用,是因为它们的负电阻低,因此一旦被触发,一旦偏置电荷耗尽,它将加速并保持结果。

接收高于观察或检测到的频率的关键是使用成像下变频到有用的IF频率或直接到基带,这取决于转换效率,功率水平和SNR。

诸如干涉测量法,二极管检测器,脉冲采样器之类的方法,其中采样率的谐波在目标频带中具有足够的谐波能量。

非线性混合器,例如;“高温”阶跃边约瑟夫逊结,可变电容,GaAs二极管和异质变容二极管(HBV)或光泵,具有很小的惰性气体电弧间隙,具有极快的上升时间。

这些混叠下转换类型的示波器称为采样示波器。 (但仅对重复的波浪有用) 在此处输入图片说明

进一步阅读


这很有趣,并解释了它是如何工作的,我想您可以看一下它是否工作正常,但是它可以用于重建破碎的波形吗?似乎具有挑战性。
FourierFlux

@FourierFlux,可以肯定地用于重构波形。Keysight 86100系列的采样率为40 kSa / s,但可以重建带宽高达80 GHz的信号。
Photon

怎么会 您只需要采样有限数量的点,并且在输入波形上没有任何约束,您就什么也不能说。
FourierFlux

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“足够快”的示波器是一种显示随时间变化的信号的技巧,但并不是唯一的技巧。例如,一个1 GHz的振荡器将加热电阻。它还会在大约120mm的腔体长度(可以通过感测电阻器的加热来确定)中产生谐振。该组合称为“波长表”。

粗略的波长表是放在微波炉中的纸板上的一段导线。正确的电线长度(大约2英寸)比其他电线长度要热得多,并将板烧成深色。

您可以通过使用衍射光栅来分辨光的频率(没有“频率计数器”)(空白CDROM的播放时间为1小时,每秒旋转1圈,因此您可以使用标尺测量该波段并将其用于衍射)激光束...)并测量波长,从而(知道光速)测量频率。

如果您使用的是非正弦波,则各种谐波都会全部显示出来,并且在测量时稍加注意就可以识别出方波和三角波。

大多数人不会将CD空白称为“测量仪器”,但确实可以完成工作。只是不方便且未预先校准。微波炉中的纸板也不是(如果您重视食物的味道,则需要清除烟熏副产品)。


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有许多方法可以分析terrahertz器件,因此只要对精确的时域信息不太感兴趣即可。您始终可以使用混频器/下变频器,并在频域上执行数字化和分析。

一家名为Virginia Diode的公司生产这种混合器。

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