Меняющиеся требования к цифровым осциллографам высокого разрешения при проведении полевых испытаний 

Полевые испытания, являющиеся важнейшим этапом всего процесса исследований и разработок, эксплуатации и приемки электронного оборудования, требуют точного захвата и анализа различных электрических сигналов в сложных и нестабильных полевых условиях. Это позволяет определять местоположение неисправностей, проверять работоспособность и обеспечивает надежную поддержку данных для оптимизации продукта и поиска и устранения неисправностей.

Характеристики цифровых осциллографов высокого разрешения и их адаптивность к полевым испытаниям

Основное отличие цифрового осциллографа высокого разрешения от обычного осциллографа заключается в его собственном аппаратном вертикальном разрешении ≥12 бит (без усиления программной интерполяции). В сочетании с высокой частотой дискретизации, большим объемом памяти и низким уровнем шума он идеально соответствует основным требованиям полевых испытаний: «сложные условия, точные измерения и удобство эксплуатации».

Характеристики цифровых осциллографов
Сверхвысокое вертикальное разрешение: основным стандартом является собственное аппаратное вертикальное разрешение ≥12 бит. 12-битное разрешение делит напряжение полной шкалы на 4096 частей, а 16-битное — на 65536 частей. Это в 16–64 раза больше, чем у традиционного 8-битного осциллографа (всего 256 частей), что позволяет точно фиксировать колебания сигнала на уровне милливольт или даже микровольт, избегая искажения слабых деталей сигнала из-за ошибок квантования.

Высокая частота дискретизации в реальном времени и большой объем памяти: при полевых испытаниях измеряемый сигнал часто содержит высокочастотные переходные сигналы и случайные аномальные сигналы. Высокая частота дискретизации в реальном времени (по меньшей мере в 5 раз превышающая частоту измеряемого сигнала) обеспечивает воспроизведение осциллограмм без искажений и предотвращает искажения, вызванные высокочастотной дискретизацией сигнала. Большой объем памяти определяет длину осциллограмм, которые могут непрерывно записываться; как правило, для полевых испытаний требуется глубина памяти 100 Мточек или более, чтобы предотвратить обрезку критически важных сигналов.

Низкий уровень шума и высокая чувствительность триггера: В полевых условиях присутствует множество факторов помех, таких как электромагнитные помехи и колебания напряжения. Низкий уровень шума (обычно ниже 20 мкВ) эффективно отделяет корректные сигналы от сигналов помех, а высокая чувствительность триггера позволяет быстро сфокусироваться на интересующем сигнале, избегая пропуска случайных сигналов неисправностей и значительно повышая эффективность полевых испытаний.

Портативность и адаптивность к условиям окружающей среды: Сценарии полевых испытаний разнообразны и могут включать сложные условия, такие как на открытом воздухе, на больших высотах и ​​в транспортных средствах. Цифровые осциллографы высокого разрешения часто имеют легкую конструкцию (некоторые портативные модели весят менее 2,5 кг), встроенные литиевые батареи, пыле- и ударопрочные, а также способны работать в широком диапазоне температур. Они также оснащены цветными сенсорными экранами и удобными интерфейсами, поддерживающими функцию тестирования одним касанием.

Многофункциональная интеграция: Основные цифровые осциллографы высокого разрешения объединяют функции осциллографа, цифрового мультиметра, регистратора и анализатора шин. Они поддерживают анализ различных последовательных протоколов, таких как CAN, SPI и I2C, а также расширенные функции, такие как спектральный анализ БПФ и анализ источников питания. Это устраняет необходимость в переноске нескольких тестовых устройств, обеспечивая комплексное выполнение многомерных задач полевого тестирования.

Требования к адаптивности цифровых осциллографов для полевого тестирования

Полевое тестирование, в силу «сложной среды, слабых сигналов, высоких требований к удобству тестирования и отслеживаемости данных», требует учета следующих требований, основанных на характеристиках цифровых осциллографов высокого разрешения:
1) В сложных условиях низкий уровень шума и помехоустойчивая конструкция обеспечивают точность тестовых данных и предотвращают ошибки, вызванные внешними помехами;

2) Возможность захвата слабых сигналов позволяет точно измерять распространенные полевые явления, такие как пульсации питания, слабые сигналы датчиков и радиочастотные помехи, предоставляя важные данные для определения места неисправности;

3) Портативность и многофункциональная интеграция снижают затраты на переноску оборудования и повышают эффективность тестирования;

4) Функции хранения и экспорта данных позволяют сохранять данные испытаний в режиме реального времени и проводить их анализ в автономном режиме, удовлетворяя потребности в отслеживании данных полевых испытаний и создании отчетов.

Полевые испытания базовых станций 5G и беспроводного оборудования

С ускоренной коммерциализацией технологии 5G-A рабочий диапазон частот радиочастотных модулей базовых станций расширился до миллиметрового диапазона (24–52 ГГц). Основные требования к полевым испытаниям включают проверку качества передачи сигнала базовой станции, устранение радиочастотных помех и обнаружение ключевых показателей, таких как фазовый шум. Высокоразрешающие цифровые осциллографы с высокой полосой пропускания (≥40 ГГц), высокой частотой дискретизации (>120 Гс/с) и низким уровнем шума (до -155 дБн/Гц) стали основным испытательным оборудованием в этом сценарии.

Конкретные области применения включают:
1) Тестирование радиочастотных модулей миллиметрового диапазона: синхронный захват IQ-сигналов во временной области, вычисление однополосного фазового шума с помощью преобразования БПФ, проверка соответствия требованиям протокола 3GPP (например, фазовый шум в диапазоне 28 ГГц <-110 дБн/Гц при смещении 1 МГц) и одновременная корреляция ошибки модуляции (EVM) с кривыми фазового шума для определения точек ухудшения модуляции;

2) Мониторинг сигналов радиоинтерфейса базовой станции: использование портативных осциллографов высокого разрешения для мониторинга передаваемых сигналов базовой станции в реальном времени, сравнение теоретических сигналов с измеренными для устранения искажений сигнала, помех и других проблем;

3) Тестирование беспроводного терминального оборудования: тестирование передаваемых радиочастотных сигналов и чувствительности приема мобильных телефонов и устройств IoT, захват переходных сигналов помех и оптимизация стабильности связи устройств.

Основная ценность: Решение проблемы неспособности традиционных анализаторов спектра одновременно фиксировать аномалии во временной области и паразитные сигналы в частотной области, обеспечение корреляционного анализа во временной и частотной областях, быстрое обнаружение неисправностей связи в базовых станциях и терминальном оборудовании, а также обеспечение покрытия сети 5G и надежности передачи данных. Один производитель оборудования повысил эффективность тестирования радиочастотных модулей 28 ГГц на 650% и увеличил выход годных изделий с 82% до 98,5% за счет развертывания кластера осциллографов высокого разрешения.

Например:

Серия DHO800 — это новый, экономичный цифровой осциллограф, разработанный для широкого рынка цифровых осциллографов, призванный удовлетворить потребности в проектировании, отладке и тестировании. Несмотря на компактный дизайн, он обладает превосходными характеристиками. Созданный на основе технологической платформы «Centaurus», этот прибор обладает частотой дискретизации до 1 000 000 wfms/s (в режиме UltraAcquire), глубиной памяти 25 Мточек, 12-битным разрешением и низким уровнем шума, что отвечает потребностям тестирования в научно-исследовательских, образовательных и технологических секторах. Сенсорный экран высокого разрешения, стильный внешний вид, богатый набор интерфейсов и другие удобные для пользователя решения обеспечивают превосходное взаимодействие с устройством.

Полоса пропускания аналоговых каналов: 70 МГц для DHO802 и DHO804; 100 МГц для DHO812 и DHO814.
Разработан на основе технологической платформы RIGOL «Centaurus».
Сверхнизкий уровень шума для более чистых сигналов, гарантирующий отсутствие пропущенных слабых сигналов.
Максимальная полоса пропускания аналоговых каналов 100 МГц, 4 аналоговых канала, двухканальные модели поставляются в стандартной комплектации с внешним триггером, выходная мощность до 1,25 Гвыб/с.