Wie werden Hochgeschwindigkeitsschaltungen getestet, wenn keine Testausrüstung vorhanden ist?

Wie wurden Tests für Schaltkreise und Geräte im Ghz-THz-Bereich durchgeführt, bevor ausreichend schnelle Bereiche und Frequenzzähler vorhanden waren?

Bedenken Sie für einige Perspektiven, dass optische Signale immer noch zu hochfrequent sind, als dass das momentane elektrische Feld abgetastet und gemessen werden könnte, aber es gibt immer noch viele verschiedene Arten von Messungen, die wir an einem optischen Signal durchführen können.

• Mit einem Leistungssensor (einer Fotodiode oder sogar einem LDR) können wir die Leistung des Signals messen.

• Mit einem Prisma oder Beugungsgitter können wir ein Spektrometer bauen und eine grobe Vorstellung vom Spektrum und / oder der Pulsbreite des Signals bekommen.

• Mit einem Interferometer können wir das optische Signal mit einer verzögerten Version von sich selbst mischen und die Kohärenzzeit (Bandbreite) des Signals mit möglicherweise Gigahertz-Auflösung messen.

• Mit einem abstimmbaren lokalen Oszillator (Laser) können wir das Signal sogar heruntermischen und sein Spektrum mit einem HF-Spektrumanalysator messen, um eine Auflösung von 100 kHz zu erhalten.

Alle diese Messungen haben Analoga im Mikrowellenbereich und wurden oder konnten von Mikrowelleningenieuren vor dem Aufkommen von Multi-Gigahertz-Oszilloskopen verwendet werden.

Vor langer Zeit stützten sie sich auf die Geschwindigkeit von Gunn-Dioden, um die Eingangssignalwellenform mit einer Steuerimpulsdauer abzutasten, damit die Differenzfrequenz auf einem Oszilloskop mit langsamer Zeitbasis angezeigt werden konnte. Wenn die Abtastdauer kurz genug war, um nur den Punkt auf einer wiederkehrenden Wellenform zu erfassen, wurde die Wellenform beibehalten.

Gunn-Dioden waren nützlich, da sie einen niedrigen negativen Widerstand hatten. Sobald sie ausgelöst wurden, beschleunigten sie das Ergebnis und hielten es, sobald die Vorspannungsladung erschöpft war.

Der Schlüssel zum Empfang einer Frequenz, die höher ist als beobachtet oder erkannt werden kann, ist die Verwendung der Bildabwärtskonvertierung auf eine nützliche ZF-Frequenz oder direkt auf das Basisband, abhängig von der Umwandlungseffizienz, dem Leistungspegel und dem SNR.

Verfahren wie Interferometrie, Diodendetektoren, gepulste Abtastgeräte, bei denen die Harmonische der Abtastrate im interessierenden Band eine ausreichende harmonische Energie aufweist.

Nichtlineare Mischer wie; "High Temp" -Schrittkanten-Josephson-Übergang, Varicaps, GaAs-Dioden und Heterobarrier-Varaktoren (HBV) oder optische Pumpe mit extrem schnellen Anstiegszeiten aus kleinen Inertgas-Lichtbogenlücken.

Diese Bereiche vom Typ Aliasing-Down-Conversion wurden als Sampling-Oszilloskope bezeichnet. (aber nur nützlich für sich wiederholende Wellen)

weiterführende Literatur

"Schnell genug" -Oszilloskope sind ein Trick für die Anzeige von zeitlich variierenden Signalen, aber sie sind nicht der einzige Trick. Ein 1-GHz-Oszillator heizt beispielsweise einen Widerstand auf. Es wird auch mit einer Hohlraumlänge von etwa 120 mm in Resonanz treten (was durch Erfassen der Erwärmung von Widerständen bestimmt werden kann). Die Kombination wird als "Wellenmesser" bezeichnet.

Ein roher Wellenmesser ist ein Stück Draht, das in einem Mikrowellenherd auf einen Pappteller gelegt wird. Die (ungefähr zwei Zoll) rechte Drahtlänge wird viel heißer und versengt die Platte zu einer dunkleren Farbe als andere Drahtlängen.

Sie können die Frequenz des Lichts ohne „Frequenzzähler“ mithilfe eines Beugungsgitters bestimmen (eine leere CD-ROM hat eine Spielzeit von 1 Stunde bei 1 Umdrehung pro Sekunde, sodass Sie das Band mit einem Lineal messen und zum Beugen verwenden können einen Laserstrahl ...) und messen die Wellenlänge, also (Kenntnis der Lichtgeschwindigkeit) die Frequenz.

Wenn Sie eine Nicht-Sinus-Welle haben, werden ALLE verschiedenen Harmonischen angezeigt, und mit ein wenig Sorgfalt bei der Messung können Sie Rechteck- und Dreieckswellen identifizieren.

Die meisten Leute würden diese leere CD nicht als "Messinstrument" bezeichnen, aber sie macht den Job. Es ist einfach nicht bequem und vorkalibriert. Der Pappteller befindet sich auch nicht in der Mikrowelle (und wenn Sie den Geschmack Ihrer Lebensmittel schätzen, müssen Sie rauchige Nebenprodukte entfernen).

Es gibt viele Möglichkeiten, Terrahertz-Geräte zu analysieren, solange man sich nicht zu sehr für die genauen Zeitbereichsinformationen interessiert. Sie können jederzeit einen Mixer / Downconver verwenden und die Digitalisierung und Analyse im Frequenzbereich durchführen.

Eine Firma namens Virginia Diode stellt einen solchen Mischer her.