Como são testados os circuitos de alta velocidade se o equipamento de teste não existe?

Como foi feito o teste dos circuitos e dispositivos da faixa de Ghz a THz antes que existissem escopos e contadores de frequência suficientemente rápidos?

Para alguma perspectiva, considere que os sinais ópticos ainda são muito altos para que o campo elétrico instantâneo seja amostrado e medido, mas ainda existem muitos tipos diferentes de medições que podemos fazer em um sinal óptico.

• Com um sensor de potência (um fotodiodo ou até um LDR), podemos medir a potência do sinal.

• Com uma grade de prisma ou difração, podemos construir um espectrômetro e ter uma idéia aproximada do espectro e / ou largura de pulso do sinal.

• Com um interferômetro, podemos misturar o sinal óptico com uma versão atrasada de si mesmo e medir o tempo de coerência (largura de banda) do sinal com talvez uma resolução em gigahertz.

• Com um oscilador local sintonizável (laser), podemos até reduzir o sinal e medir seu espectro com um analisador de espectro de RF, obtendo resolução de 100 kHz.

Todas essas medições têm análogos no regime de microondas e foram ou podem ser usadas por engenheiros de microondas antes do advento dos osciloscópios multigigahertz.

Há muito tempo, eles confiavam na velocidade dos diodos de Gunn para amostrar a forma de onda do sinal de entrada com uma duração de pulso de controle, de modo que a frequência da diferença pudesse ser exibida em um osciloscópio de base de tempo lento. Se a duração da amostra foi curta o suficiente para capturar apenas o ponto em uma forma de onda recorrente, a forma de onda foi preservada.

Os diodos de Gunn eram úteis, pois tinham baixa resistência negativa e, assim que acionados, aceleram e retêm o resultado quando a carga de polarização se esgota.

A chave para a recepção de uma frequência mais alta do que pode ser observada ou detectada é usar a conversão de imagem para uma frequência IF útil ou direta à banda base, depende da eficiência da conversão, do nível de potência e do SNR.

Métodos como interferometria, detectores de diodo, amostradores pulsados, em que o harmônico da taxa de amostragem possui energia harmônica suficiente na faixa de interesse.

Misturadores não lineares como; junção Josephson de "alta temperatura", varicaps, diodos GaAs e varatores heterobarrier (HBV) ou bomba óptica com tempos de subida extremamente rápidos devido a pequenos intervalos de arco de gás inerte.

Esses escopos com aliasing do tipo down-conversion foram chamados osciloscópios de amostragem. (mas útil apenas para ondas repetitivas)

leitura adicional

Os osciloscópios "suficientemente rápidos" são um truque para exibir sinais que variam no tempo, mas não são o único truque. Um oscilador de 1 GHz, por exemplo, aquecerá um resistor. Ele também ressoa com um comprimento de cavidade de cerca de 120 mm (que pode ser determinado pela detecção do aquecimento dos resistores). A combinação é chamada de 'wavemeter'.

Um medidor de ondas bruto é um pedaço de fio colocado em uma placa de papel, em um forno de microondas. O comprimento certo (cerca de duas polegadas) do fio fica muito mais quente e queima a chapa para uma cor mais escura do que outros comprimentos de fio.

Você pode dizer a frequência, sem um 'contador de frequência', da luz usando uma grade de difração (um CD-ROM em branco tem 1 hora de tempo de reprodução, a 1 volta por segundo, para que você possa medir a banda com uma régua e usá-la para difratar um raio laser ...) e meça o comprimento de onda, assim (sabendo a velocidade da luz) a frequência.

Se você tiver uma onda não senoidal, os vários harmônicos aparecerão TODOS, e com um pouco de cuidado na medição, é possível identificar ondas quadradas e triangulares.

A maioria das pessoas não chamaria esse CD em branco de 'instrumento de medição', mas ele faz o trabalho. Simplesmente não é conveniente e pré-calibrado. O prato de papel também não está no forno de microondas (e se você valoriza o sabor da sua comida, precisa limpar os subprodutos enfumaçados).

Existem várias maneiras de analisar o dispositivo terrahertz, desde que não seja muito interessado nas informações precisas no domínio do tempo. Você sempre pode usar um mixer / downconver e executar digitalização e análise no domínio da frequência.

Uma empresa chamada Virginia Diode produz esse misturador.