Тестовая плата, подключенная к осциллографу с активными сверхширокополосными пробниками

Работа осциллографов высокой четкости R&S RTO с внешними расширениями

PDF версия
В предыдущих обзорах были показаны обширные возможности новейших цифровых осциллографов высокой четкости серии RTO фирмы Rohde & Schwarz с открытой архитектурой и сенсорным экраном. Эти возможности значительно возрастают, если осциллографы используются с различными внешними устройствами (модулями флэш-памяти, мышью, принтером и др.) или программами, такими как матричная математическая система MATLAB, широко применяемая совместно с измерительными приборами.

Для всестороннего исследования цифрового осциллографа R&S RTO с внешними приборами и программными средствами использовалось специально оборудованное рабочее место (рис. 1).

Рабочее место с осциллографом и подключенными внешними устройствами

Рис. 1. Рабочее место с осциллографом и подключенными внешними устройствами

В тестирование были включены следующие типы приборов и принадлежностей:

  1. Тестируемый осциллограф R&S RTO со стандартным и активными пробниками.
  2. Графический манипулятор-мышь.
  3. Внешняя клавиатура.
  4. Модуль памяти — флэшка.
  5. Печатающее устройство — принтер.
  6. CD-ROM-драйв и сменный жесткий диск.
  7. Экран дисплея внешнего компьютера с установленной системой MATLAB.
  8. Эталонный 12‑разрядный 1‑ГГц осциллограф высокой четкости HDO6104 корпорации Teledyne LeCroy.
  9. Стробоскопический 18‑ГГц осциллограф С1-19 со встроенным генератором импульсов с перепадами менее 50 пс.
  10. Универсальный цифровой генератор произвольных сигналов Tektronix AGG3101.
  11. Анализатор спектра АСК‑1301 с полосой до 3 ГГц с опцией трекинг-генератора.
  12. Пластмассовый кейс для активного пробника R&S RT-ZS20 с малой входной емкостью (0,8 пФ) и входным сопротивлением 1 МОм.
  13. Тестовая печатная плата
    RIGOL DS DemoВoard V2.1.
  14. Осциллограф-скопметр вспомогательный Hantek DSO 1152S с изолированными входами.
  15. Прецизионный (базовая погрешность 0,002%) мультиметр Keithley 2000.
  16. Аналоговый функциональный генератор MeTex MXG‑9810A.
  17. Лабораторные источники питания постоянного тока.
  18. Двухканальный цифровой генератор произвольных сигналов AWG‑4150.
  19. Цифровой измеритель иммитанса МНИПИ E7-20.
  20. Внешний компьютер — ноутбук MacBook Pro.

Представленного на рис. 1 оборудования достаточно для всестороннего испытания и тестирования не только осциллографов, но и большинства внешних радиоэлектронных устройств и систем.

 

Подключение мышки, клавиатуры и внешней памяти

Осциллограф R&S RTO (1 на рис. 1) — прибор самостоятельный. Все его функции можно реализовать с помощью кнопок и ручек на передней панели и виртуальных органов сенсорного экрана. Возникает вопрос, а нужны ли ему вообще внешние устройства? Тем более что прибор имеет открытую архитектуру и содержит собственный встроенный персональный компьютер с вполне современной операционной системой Windows 7.

Ответить на этот вопрос можно, только рассмотрев те дополнительные возможности, которые предоставляют внешние устройства. Например, графический манипулятор-мышь стал удобным и неотъемлемым средством управления компьютером, привычным всем пользователям. Современная оптическая мышь занимает мало места и позволяет, не загрязняя экран следами от пальцев, точно позиционировать курсор на объектах экрана и указывать осциллограммы, позиции виртуальных меню и панелей. Для USB-мыши нужен только свободный USB-порт, а их у осциллографа серии RTO четыре (по два на передней и на задней панелях прибора).

Еще один USB-порт понадобится для подключения внешней клавиатуры — полноформатной или малогабаритной, как у ноутбука. Клавиатура упрощает ввод данных, цифр и символов. Есть и одна особенность клавиатуры — снятие полной копии экрана нажатием клавиши Print Screen. При снятии копий экрана самим осциллографом регистрируются только обязательные элементы. Виртуальные меню и панели исчезают. Снятие копий экрана (скриншотов) позволяет фиксировать эти детали интерфейса и записывать файлы копий с помощью привычных внешних программ, установленных на жесткий диск компьютера осциллографа.

Часто пользователю необходимо достаточно полно документировать свою работу, в частности распечатать полученную осциллограмму, спектр, панель установки параметров или просто полную копию экрана. Для этого слева от экрана есть кнопка Print, но сам принтер в осциллограф не встроен, и потребуется внешний USB-принтер и еще один USB-порт. Иначе полученные данные будут записаны просто в файлы.

Итак, при подключении мыши, клавиатуры и принтера три USB-порта будут заняты, останется свободным лишь один порт. Между тем может понадобиться подключение модуля флэш-памяти, CD-ROM для установки с него внешних программ, внешнего жесткого диска и других устройств. Это не означает, что USB-портов явно мало — вряд ли все устройства пригодятся одновременно. Кроме того, можно использовать расширители USB-портов. Важно, однако, проследить, чтобы потребляемый ток питания всех внешних устройств не превосходил допустимый для шины USB.

 

Позиция File меню Windows

В позиции File виртуального меню Windows внизу экрана имеется набор важных команд файловой системы осциллографа (рис. 2). Открытой показана вкладка Save/Recall для установки директорий для запуска и считывания файлов, а также их стирания. Установки панели очевидны и общеприняты для Windows-программ.

Открытая позиция File меню Windows и виртуальная панель установки Setup

Рис. 2. Открытая позиция File меню Windows и виртуальная панель установки Setup

Виртуальная панель программных опций SW Options (рис. 3) содержит информацию о различных программных опциях: их название, краткое описание, состояние, данные об активизации и т. д. В основном это информационные сведения. Есть и установка директории для инсталляции новых программ (по умолчанию системный жесткий диск).

Виртуальная панель программных опций

Рис. 3. Виртуальная панель программных опций

Панель «твердого» программного обеспечения HW Opinions содержит самые общие данные о встроенном программном обеспечении и персональном компьютере. Светло-голубые клавиши/опции позволяют устанавливать дату и время (по ним маркируются создаваемые файлы осциллограмм, копий экрана и т. д.), открывают панели с данными о системе, подключении к локальной сети, утилите сохранения копии экрана и другой информацией о конфигурации системы. Как и соответствующая позиция в Windows-меню, активированная кнопка Desktop (minimize all) обеспечивает переход в начальное окно стандартного интерфейса Windows 7 со всеми возможностями работы в операционной системе (рис. 4).

Панель данных о встроенном персональном компьютере

Рис. 4. Панель данных о встроенном персональном компьютере

Системные данные о компьютере приведены в панели System. Она представлена на рис. 5.

Виртуальная панель с системными данными

Рис. 5. Виртуальная панель с системными данными

Панель Setup and Control (рис. 6) служит для установки и контроля параметров принтера (вид печати и ориентация) и экрана дисплея.

Виртуальная панель установок принтера и экрана

Рис. 6. Виртуальная панель установок принтера и экрана

Установка каналов и других источников данных для автоматических измерений осуществляется с помощью виртуальной панели, показанной на рис. 7. На ней представлен открытый список каналов и источников данных.

Виртуальная панель установок каналов

Рис. 7. Виртуальная панель установок каналов

Прибор оснащен достаточно полной справочной системой Help, к сожалению (как и интерфейс осциллографа), пока только англоязычной. Начальное окно справки с перечнем тематических разделов показано на рис. 8. Выбор темы осуществляется активизацией гиперссылки соответствующего раздела.

Окно системы помощи Help

Рис. 8. Окно системы помощи Help

 

Работа с операционной системой Windows 7

При исполнении команды Minimize Applications (минимизация применений) окно и панели осциллографа закрываются (но он продолжает работу) и выводится окно рабочего стола операционной системы Windows 7 с ярлыками и папками всех первоначально установленных на заводе приложений и внешних программ, инсталлированных пользователем на системный жесткий диск встроенного в осциллограф персонального компьютера.

Это окно обеспечивает стандартную работу со всеми приложениями операционной системы. Для примера на рис. 9 представлена панель виртуальной клавиатуры, которая выводится при активизации (пальцем или мышью) ярлыка сенсорной клавиатуры Keyboard на рабочем столе Windows 7.

Рабочий стол операционной системы Windows 7 и экранная клавиатура

Рис. 9. Рабочий стол операционной системы Windows 7 и экранная клавиатура

Окно операционной системы Windows 7 с открытым меню «Пуск»

Рис. 10. Окно операционной системы Windows 7 с открытым меню «Пуск»

При активизации ярлык Computer Shortcut выводит окно с данными о дисках, установленных в осциллографе и его компьютере (рис. 11). Первоначально это жесткий диск С. Видно, что он мало заполнен и пользователю предоставлено достаточно места для установки своих программ. На рис. 11 показаны также драйв ARTSTUDIO — подсоединенный к осциллографу внешний накопитель с загруженным в него установочным CD-ROM программы ArbStudio и модуль флэш-памяти (диск D). В ходе работы осциллографа внешние диски могут подключаться и отключаться, что тут же меняет содержимое окна с данными о накопителях.

Окно ярлыка Computer Shortcut

Рис. 11. Окно ярлыка Computer Shortcut

Перед началом работы с осциллографом и встроенным компьютером следует установить время и дату, поскольку от этого зависит корректное функционирование прибора. Панели для установки даты и времени представлены на рис. 12. Работа с ними очевидна.

Рабочий стол Windows 7 с панелями установки времени и даты

Рис. 12. Рабочий стол Windows 7 с панелями установки времени и даты

Активизируя пиктограмму жесткого диска (рис. 11), можно вызвать окно с его содержимым (рис. 13), а также просмотреть, что находится в папках (директориях), в том числе в самой Windows 7 и во всех установленных на этом диске программах.

Рабочий стол Windows 7 с панелью файловой системы системного диска

Рис. 13. Рабочий стол Windows 7 с панелью файловой системы системного диска

Установленные программы можно использовать как в режиме работы с операционной системой Windows 7, так и из окна самого осциллографа. На рис. 14 показана работа с внешней программой PhotoImpact, удобной для обработки и считывания изображений (к примеру, копий экрана осциллографа) в различных графических форматах.

Пример работы с внешней программой из окна осциллографа

Рис. 14. Пример работы с внешней программой из окна осциллографа

 

Установка программного обеспечения USB-генератора ArbStudio

В последние годы некоторые ведущие фирмы стали выпускать осциллографы-комбайны с интегрированными устройствами: мультиметром, анализаторами логических сигналов и спектра, функциональным генератором и др. Так, некоторые осциллографы Tektronix содержат шесть объединенных в одном корпусе приборов, имеющих единообразный интерфейс, общие дисплей и систему электропитания. Это существенно упрощает и удешевляет устройства и сокращает число кабелей, предназначенных для их подключения между собой.

Этой в целом положительной тенденции не избежали и осциллографы серии RTO, оснащенные прекрасными средствами автоматических измерений и математических операций, в том числе продвинутого спектрального анализа и анализа логических и цифровых сигналов (опция). Однако у них нет встроенного цифрового генератора произвольных сигналов и функций.

Между тем через USB-порт можно подключать к осциллографу различные генераторы сигналов, в частности произвольных. Но для этого надо установить на жесткий диск осциллографа программное обеспечение для управления таким генератором. Удобным, легким и небольшим является 4‑канальный цифровой генератор произвольных сигналов и функций ArtStudio компании LeCroy. По функциональности своих четырех каналов и основным параметрам сигналов генератор превосходит многие модели подобного класса.

На рис. 1 и 11 показано подключение внешнего CD-ROМ-драйва с имеющимся на нем установочным оптическим диском с необходимым программным обеспечением. Проделав обычную установку этого программного обеспечения, мы увидим созданные на рабочем столе Windows 7 три ярлыка программных утилит генератора, которые видны на рис. 13.

Ярлык ArbStudio Functions открывает панель управления упрощенного функционального генератора синусоидальных, треугольных и прямоугольных сигналов. Эта панель создает виртуальную переднюю панель функционального генератора (рис. 15) с установкой синусоидального сигнала. Панель содержит ручки установки амплитуды, фазы, сдвига, коэффициента заполнения и частоты сигнала. Ручки поворачиваются с помощью мышки, и по ним можно приближенно оценить значения устанавливаемых параметров. Например, максимальная частота синусоидального сигнала у этого генератора составляет 125 МГц.

Панель управления упрощенным функциональным генератором

Рис. 15. Панель управления упрощенным функциональным генератором

Вид панели при установке треугольного сигнала показан на рис. 16. Максимальное значение частоты для треугольного сигнала 31,25 МГц (62,5 МГц для прямоугольного сигнала). Таким образом, по частотному диапазону генератор заметно превосходит другие модели подобных настольных и USB-генераторов.

Панель управления упрощенным генератором с установкой треугольного сигнала

Рис. 16. Панель управления упрощенным генератором с установкой треугольного сигнала

Ярлык ArbStudio PGM открывает панель генератора модулированных сигналов (рис. 17). Могут устанавливаться различные формы несущего и модулирующего сигналов и различные параметры модулированных сигналов.

Панель управления генератором модулированных сигналов

Рис. 17. Панель управления генератором модулированных сигналов

И наконец, ярлык ArbStudio открывает панель установок наиболее сложного генератора произвольных сигналов и функций, имеющего огромные возможности в создании самых различных форм стандартных и произвольных сигналов. Его настройка достаточно сложна и осуществляется из ряда виртуальных панелей, одна из которых показана на рис. 18.

Одна из панелей установок генератора произвольных сигналов

Рис. 18. Одна из панелей установок генератора произвольных сигналов

Замечательной особенностью генератора ArbStudio является возможность формирования сложных и длинных сигналов в виде отрезков более простых сигналов заданной формы и длины. Благодаря большой памяти генератора возможно формирование очень длинных сигналов (рис. 19). По своим характеристикам и параметрам генератор хорошо подходит для высококачественных осциллографов, таких как R&S RTO. Разумеется, возможно применение и других генераторов.

Осциллограмма сигнала из частей различных функций

Рис. 19. Осциллограмма сигнала из частей различных функций

 

Работа R&S RTO с системой MATLAB

Самой распространенной и общепризнанной во всем мире программой для расширения возможностей цифровых осциллографов стала матричная система компьютерной математики MATLAB с пакетом имитационного моделирования Simulink [6–8]. Ориентация системы на быструю обработку векторов и матриц, которыми удобно представлять осциллограммы и спектры, до сотни пакетов расширения в ведущих направлениях науки и техники и открытый, простой и удобный программный код сделали MATLAB самой распространенной программной средой для быстрой обработки различной информации, дистанционного управления измерительными приборами и проведения технических вычислений и расчетов.

MATLAB поставляется в виде как обычных программ [9] (полный комплекс занимает до 6–7 Гбит на жестком диске), так и программных опций [10] для установки на внешний или встроенный компьютер конкретного осциллографа. Такие опции выпускаются ведущими фирмами мира — Tektronix, LeСroy, Agilent, Rohde & Schwarz и другими. Установка MATLAB на жесткий диск осциллографа открытой архитектуры обеспечивает естественную интеграцию этой системы с осциллографом и наибольшую скорость работы. Предусмотрено и подключение внешнего ПК (настольного или ноутбука) к осциллографу с помощью USB-шины (рис. 20).

Внешний ПК с матричной математической системой MATLAB, подключенный через USB-шину к осциллографу R&S RTO

Рис. 20. Внешний ПК с матричной математической системой MATLAB, подключенный через USB-шину к осциллографу R&S RTO

Реализация дистанционного управления осциллографом серии RTO поясняется функциональной схемой (рис. 21). Для дистанционного управления используется локальная сеть или шина USB. Возможно и управление на большие расстояния с применением сети Интернет. Это нужно, когда объект тестирования (например, радиолокатор, который может быть подвергнут нападению) удален от пульта управления.

Функциональная схема дистанционного управления осциллографа от внешнего компьютера с системой MATLAB

Рис. 21. Функциональная схема дистанционного управления осциллографа от внешнего компьютера с системой MATLAB

Установка MATLAB с пакетом Simulink на жесткий диск осциллографа или внешнего компьютера вполне обычна для программных приложений операционной системы Windows 7. Объем файлов полной системы достигает 6–7 Гбит. К сожалению, простой установки MATLAB на встроенный иди внешний компьютер еще недостаточно для работы системы MATLAB совместно с осциллографом и другими приборами. Дополнительно нужны небольшие программы стыковки системы с осциллографом и выполнение необходимых операций и расчетов. Они описаны в [7, 8, 9, 10, 11] и основаны на функциях пакета расширения Instrumental Toolbox системы MATLAB.

Ниже представлен программный код одной из таких программ для работы с осциллографом серии RTO в режиме использования архива данных (строки с символом % содержат неисполняемый текстовый комментарий):

1 % Установление соединения с осциллографом серии RTO
2 RTO = visa(‘ni’, ‘TCPIP::10.113.10.39’);
3 RTO.Timeout = 10;
4 fopen(RTO);
5 % Запрос и отображение подключения инструмента ID String
6 fprintf(RTO, ‘*IDN?’); disp([‘ ID: ‘ fscanf(RTO)])
7 % Работа с режимом работы с архивом данных RTO
8 % — получение имеющегося количества собранных данных
9 % — получение временных меток для собранных данных
10 % конфигурация RTO
11 % Включение режима работы с архивом данных
12 fprintf(RTO, ‘:CHANnel:WAVeform:HISTory:STATe 1’);
13 % Получение доступных собранных данных и вывод данных
14 nofAcq = str2num(query(RTO, ‘ACQuire:AVAilable?’));
15 fprintf(‘\n==================================\n’);
16 fprintf(‘Number of available acquisitions: %i\n’, nofAcq);
17 fprintf(‘==================================\n\n’);
18 % создание массива
19 timeStampRel = zeros(nofAcq,1,’double’);
20 % получение временных меток для собранных данных и вывод данных
21 for idx = -(nofAcq-1):0
22 fprintf(RTO, ‘CHANnel:WAVeform:HISTory:CURRent %i’, idx);
23 fprintf(RTO, ‘*OPC?’); [~] = fscanf(RTO);
24 %
25 fprintf(RTO, ‘CHANnel:WAVeform:HISTory:TSRelative?’);
26 timeStampRel(nofAcq + idx) = str2double(fscanf(RTO));
27 fprintf(‘Acquisition %i\t%9.7f\n’,...
28 idx, timeStampRel(nofAcq + idx));
29 end
30 % Закрытие соединения
31 fclose(RTO);
32 % сохранение данных для дальнейшей обработки
33 save timeStamp.m timeStampRel

Редко встречающиеся ошибки и перемежающиеся сигналы всегда сложны для захвата прибором. Осциллограф R&S RTO поддерживает захват данных и подробный анализ таких сигналов за счет использования функции архива данных. Кроме того, сохраняются точные временные характеристики осциллограммы, что необходимо для последующего анализа.

 

Тестирование радиолокационных сигналов

Поддержка дистанционного управления (ДУ) — очень полезная функция осциллографа R&S RTO. С ее помощью, как показано на рис. 22, можно проводить измерения с высокой степенью автоматизации и исследовать сигналы сложной формы, например импульсные радиолокационные сигналы с постоянной или линейно изменяющейся частотой (модуляция типа ЛЧМ). Такие сигналы позволяют радиолокатору определять не только расстояние до цели, но и ее геометрические размеры.

Параметры ЛЧМ-импульса

Рис. 22. Параметры ЛЧМ-импульса

Различают три типа таких сигналов [15]. Первый возникает только один раз и характеризуется постепенно снижающейся ЛЧМ с длительностью импульсов 8 мкс. Он имеет частотный сдвиг 2 МГц относительно номинальной несущей частоты. На имеющейся горизонтальной оси деление шкалы (500 мс/дел.) и импульс еле виден из-за малой амплитуды и близкого соседнего импульса. Следующие импульсы второго типа, которые характеризуются постепенно снижающейся ЛЧМ номинальной несущей частоты и длительностью импульсов 5 мкс. И наконец, десять импульсов третьего типа с длительностью импульсов 800 мкс. Эти импульсы также характеризуются постепенно снижающейся ЛЧМ номинальной несущей частоты, но имеют длительность 13 мкс. У всех трех типов различные уровни амплитуды.

При этом возможен анализ нескольких записанных осциллограмм в частотной области и тестирование по маске, а также автоматические измерения во временной области с помощью присущей осциллографам функции архива данных [3, 11]. На рис. 23 показан пример тестирования радиолокационного сигнала по прямоугольной маске.

Пример тестирования по маске, выявляющей сбой

Рис. 23. Пример тестирования по маске, выявляющей сбой

Возможности анализа позволяют получать малое время простоя RTO, в том числе при работе в режиме ультрасегментации и с архивом данных, когда должны быть захвачены все требуемые данные, и пользователь получит их с высоким уровнем достоверности. Отладка сигналов с выводом результатов автоматических измерений гистограмм распределения возможна благодаря режиму работы с архивом данных (рис. 24).

Отладка с помощью режима работы с архивом данных

Рис. 24. Отладка с помощью режима работы с архивом данных

На экране осциллографа предусмотрено и построение глазковых диаграмм для радио-локационных сигналов. Такая диаграмма представлена на рис. 25 и позволяет наглядно оценивать зону работоспособности тестируемого устройства или системы.

Глазковая диаграмма радиолокационного сигнала

Рис. 25. Глазковая диаграмма радиолокационного сигнала

На рис. 26 показана осциллограмма пачки импульсов от векторного генератора, имитирующая реальные радиолокационные сигналы трех основных типов.

Пачка импульсов, имитирующих радиолокационные сигналы трех типов

Рис. 26. Пачка импульсов, имитирующих радиолокационные сигналы трех типов

Дальнейший анализ временных меток, полученных с помощью сценария для системы MATLAB, показывает, что все импульсы захвачены должным образом. На рис. 27 для примера приведены временные метки записанных импульсов (21 импульс) в интервале 5 мс, за которым следует период отсутствия активности в 95 мс (не показан для лучшей наглядности). Временная разница между первым и вторым импульсами невелика и составляет 20,29846 мкс. Поскольку время захвата равно 20 мкс, временная разница между выборками с номерами –34 и –33 уменьшается на время захвата 298 нс, что эквивалентно минимизированному времени простоя.

Записанные временные метки

Рис. 27. Записанные временные метки

 

За максимальное время наблюдения в 1000 с цифровой осциллограф не способен захватывать сигналы с высоким разрешением за один цикл захвата данных. Таким образом, использование режима работы с архивом данных становится обязательным для углубленного анализа. Режим работы с архивом данных предназначен и для анализа последовательных или параллельных протоколов в комбинации с опцией смешанных сигналов MSO.

 

Исследование радиоприемных устройств с I/Q‑сигналами

В последние годы сверхскоростные электронные системы с I/Q‑сигналами и скоростной кодоимпульсной модуляцией интенсивно развиваются, особенно в области сверхскоростей связи. Примером являются цифровые радиоприемники I/Q‑сигналов (рис. 28), применяемые в таких современных системах связи в довольно большом количестве.

Функциональная схема цифрового радиоприемника I/Q-сигналов

Рис. 28. Функциональная схема цифрового радиоприемника I/Q-сигналов

Для того чтобы не усложнять осциллографы серии RTO и не повышать их цену, разработчики пошли на программную реализацию возможностей работы с I/Q‑сигналами с применением специальной опции программного I/Q‑интерфейса (опция R&S K11) [7], рассчитанной для взаимодействия с популярной матричной системой компьютерной математики MATLAB [8].

Широкополосный I/Q‑сигнал обычно получают от векторного генератора R&S SMBV100A, подключенного к осциллографу серии RTO (рис. 29).

Получение I/Q сигнала от векторного генератора

Рис. 29. Получение I/Q сигнала от векторного генератора

Окно установки параметров сигнала генератора R&S SMBV100A показано на рис. 30. Оно выполнено в едином стиле интерфейса приборов фирмы, что облегчает работу пользователя.

Окно установки параметров I/Q сигнала генератора

Рис. 30. Окно установки параметров I/Q сигнала генератора

I/Q‑интерфейс для осциллографа серии RTO имеет виртуальную панель (рис. 31), выполненную в стиле других виртуальных панелей и предназначенную для установки параметров осциллографа. Установка параметров I/Q‑сигнала достаточно очевидна и определяется параметрами конкретного тестируемого радиоприемного устройства.

Окно установки I/Q интерфейса

Рис. 31. Окно установки I/Q интерфейса

Легко получаемые c помощью системы MATLAB «звездные» диаграммы изображены на рис. 32 для 16‑разрядного (разрядность в битах) I/Q‑сигнала на выходе тестируемого радиоприемника. Диаграммы могут представлять переходы от одной точки «звездной» диаграммы к другой точке или просто совокупность точек (состояний) сигнала.

«Звездные» диаграммы 16 разрядного кодоимпульсного I/Q сигнала

Рис. 32. «Звездные» диаграммы 16 разрядного кодоимпульсного I/Q сигнала

Возможно и построение более сложных цветных «звездных» диаграмм. Одна из них видна на рис. 33. Хорошо заметен постоянный сдвиг фары у каждого радиус-вектора.

Цветная «звездная» диаграмма с переходами

Рис. 33. Цветная «звездная» диаграмма с переходами

В [9, 11, 12, 13] приведены полные листинги программ на языке системы MATLAB для ее стыковки с осциллографами старших моделей серии R&S RTO и управления процессом тестирования с осциллографа. На его экране можно получить и результаты исследования — «звездную» диаграмму, осциллограмму и спектр I/Q‑сигнала тестируемого устройства (рис. 34).

«Звездная» диаграмма, осциллограмма и спектр I/Q сигнала на экране осциллографа R&S RTO

Рис. 34. «Звездная» диаграмма, осциллограмма и спектр I/Q сигнала на экране осциллографа R&S RTO

 

Тестирование с применением тестовых печатных плат

Очень эффективным средством тестирования различных устройств, в том числе самих осциллографов, являются тестовые платы. Как правило, это простые устройства на печатной плате, создающие вполне реальные испытательные сигналы. Они способны заменить дорогие и сложные генераторы стандартных и тестовых сигналов. Платы подключаются к разъему USB-порта осциллографа иди внешнего компьютера, питаются от него, не требуя внешнего источника электропитания. Rohde & Schwarz выпускает множество таких плат [15, 16] (рис. 35).

Тестовая плата, подключенная к осциллографу с активными сверхширокополосными пробниками

Рис. 35. Тестовая плата, подключенная к осциллографу с активными сверхширокополосными пробниками

Одна из плат с тестовыми сигналами с малой длительностью фронтов показана на рис. 36.

Плата для тестирования высокоскоростных устройств

Рис. 36. Плата для тестирования высокоскоростных устройств

Такая плата позволяет оценить предельные времена нарастания и спада осциллографа. Осциллограммы перепадов показаны на рис. 37.

Осциллограммы положительного и отрицательного перепадов

Рис. 37. Осциллограммы положительного и отрицательного перепадов

Универсальная последовательная шина USB, широко применяемая для соединения между собой различных приборов и компьютеров, обеспечивает три режима передачи данных:

  • низкоскоростной Low Speed (LS): 1,5 Мбит/с (USB 1.0);
  • полноскоростной Full Speed (FS): 12 Мбит/с (USB 1.1);
  • высокоскоростной High Speed (HS): 480 Мбит/с (USB 2.0).

Для тестирования USB 2.0 рекомендуется применять старшие модели осциллографов R&S RTO с полосой частот 1 ГГц и выше и опцией тестирования USB (рис. 38) [15]. Фирма Rohde & Schwarz поставляет ряд тестовых плат для тестирования шин USB.

Схема подключения платы тестирования USB

Рис. 38. Схема подключения платы тестирования USB

Осциллограмма импульсов данных при высокоскоростной передаче их представлена на рис. 39 и может использоваться для измерения параметров импульсов и оценки на соответствие стандартному протоколу работы последовательной шины USB 2.0.

Осциллограмма импульсов данных USB 2.0

Рис. 39. Осциллограмма импульсов данных USB 2.0

При тестировании работы USB 2.0 при высокой скорости передачи данных (480 Мбит/с) удобно использовать глазковые диаграмму с маской. Их построение описано в [16].

 

Заключение

Возможности новейших осциллографов высокой четкости серии RTO фирмы Rohde & Schwarz существенно расширяются при подключении к ним внешних устройств, например компьютерного графического манипулятора-мыши, стандартной клавиатуры, принтера, модулей флэш-памяти, внешнего жесткого диска или CD-ROM-драйва, внешнего генератора произвольных сигналов или тестовой печатной платы. Математические и графические возможности осциллографов заметно возрастают при использовании таких программ, как матричная система компьютерной математики MATLAB с ее впечатляющим набором пакетов расширений по цифровой обработке сигналов, вейвлетам, математическому анализу и моделированию различных устройств и систем.

Литература
  1. Дьяконов В. П. Современная осциллография и осциллографы. М.: СОЛОН-Пресс, 2005.
  2. Дьяконов В., Струнин П. Компания Rohde & Schwarz: от европейского к мировому лидерству! // Компоненты и технологии. 2015. № 6.
  3. Дьяконов В., Струнин П. Основы работы с осциллографами высокой четкости R&S RTO // Компоненты и технологии. 2015.  № 7.
  4. R&S RTO Digital Oscilloscope User Manual. Rohde & Schwarz, 2015.
  5. Осциллографы цифровые R&S RTO. Руководство по эксплуатации. Rohde & Schwarz, 2013.
  6. Дьяконов В. П. MATLAB и SUMULINK для радиоинженеров. М.: ДМК-Пресс, 2011.
  7. Дьяконов В. П., Хотова Ф. А. Компьютерная математика в измерениях. Министерство обороны РФ, Смоленск, ВАВПО РФ, 2011.
  8. Дьяконов В. П. Компьютерная математика в измерительной технике // Контрольно-измерительные приборы и системы. 2009. № 5/6.
  9. Дьяконов В. MATLAB — новые возможности в технологии осциллографии // Компоненты и системы. 2009. № 10.
  10. Дьяконов В. MATLAB и современные измерительные приборы // Компоненты и технологии. 2015. № 4.
  11. Hellwig M., Dr. Kuhwald T. Углубленный анализ сигналов с использованием функции архива данных осциллографа R&S RTO. Указания по применению. Rohde & Schwarz, 2013.
  12. Об использовании программного I/Q‑интерфейса осциллографа R&S RTO в пакете MATLAB. Указания по применению. Rohde & Schwarz, 2013.
  13. Руйц Р., Хельвиг М. Об использовании программного I/Q‑интерфейса осциллографа R&S RTO в пакете MATLAB // Контрольно-измерительные приборы и системы. 2013. № 2.
  14. Руководство по эксплуатации векторного генератора сигналов. R&S SMBV100A, Rohde & Schwarz, 2012.
  15. R&S RTO-K26 D‑PHY Compliance Test Test Procedures. Rohde & Schwarz, 2015.
  16. Тестирование по маске устройств USB 2.0 с помощью цифрового осциллографа R&S RTO. Указания по применению. Rohde & Schwarz, 2015.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *