Comment les circuits à grande vitesse sont-ils testés si l'équipement de test n'existe pas?

Comment les tests ont-ils été effectués pour les circuits et les appareils de la gamme Ghz à THz avant que des oscilloscopes et des compteurs de fréquence suffisamment rapides n'existent?

Pour une certaine perspective, considérons que les signaux optiques sont encore trop haute fréquence pour que le champ électrique instantané soit échantillonné et mesuré, mais il existe encore beaucoup de différents types de mesures que nous pouvons faire sur un signal optique.

• Avec un capteur de puissance (une photodiode ou même un LDR) nous pouvons mesurer la puissance du signal.

• Avec un prisme ou un réseau de diffraction, nous pouvons construire un spectromètre et avoir une idée approximative du spectre du signal et / ou de la largeur d'impulsion.

• Avec un interféromètre, nous pouvons mélanger le signal optique avec une version retardée de lui-même et mesurer le temps de cohérence (bande passante) du signal avec peut-être une résolution en gigahertz.

• Avec un oscillateur local accordable (laser), nous pouvons même sous-mélanger le signal et mesurer son spectre avec un analyseur de spectre RF, obtenant une résolution de 100 kHz.

Toutes ces mesures ont des analogues dans le régime des micro-ondes et étaient ou pourraient être utilisées par les ingénieurs des micro-ondes avant l'avènement des oscilloscopes multi-gigahertz.

Il y a longtemps, ils comptaient sur la vitesse des diodes Gunn pour échantillonner la forme d'onde du signal d'entrée avec une durée d'impulsion de contrôle afin que la fréquence de différence puisse être affichée sur un oscilloscope à base de temps lente. Si la durée de l'échantillon était suffisamment courte pour capturer uniquement le point sur une forme d'onde récurrente, la forme d'onde était préservée.

Les diodes Gunn étaient utiles car elles avaient une faible résistance négative, donc une fois déclenchées, cela accélérerait puis maintiendrait le résultat une fois la charge de polarisation épuisée.

La clé de la réception d'une fréquence supérieure à celle qui peut être observée ou détectée consiste à utiliser la conversion d'image vers le bas vers une fréquence IF utile ou directement vers la bande de base en fonction de l'efficacité de la conversion, du niveau de puissance et du SNR.

Méthodes telles que l'interférométrie, les détecteurs à diode, les échantillonneurs pulsés, où l'harmonique de la fréquence d'échantillonnage a une énergie harmonique suffisante dans la bande d'intérêt.

Mélangeurs non linéaires tels que; jonction Josephson "haute température", varicaps, diodes GaAs et varactors hétéro-barrière (HBV) ou pompe optique avec des temps de montée extrêmement rapides à partir de petits espaces d'arc de gaz inerte.

Ces oscilloscopes de type à conversion descendante ont été appelés oscilloscopes d'échantillonnage. (mais utile uniquement pour les ondes répétitives)

lecture supplémentaire

Les oscilloscopes «assez rapides» sont un truc pour afficher des signaux qui varient dans le temps, mais ils ne sont pas le seul truc. Un oscillateur à 1 GHz, par exemple, chauffera une résistance. Il résonnera également avec une longueur de cavité d'environ 120 mm (qui peut être déterminée en détectant le chauffage des résistances). La combinaison est appelée «ondemètre».

Un ondemètre brut est une longueur de fil placée sur une plaque de papier, dans un four à micro-ondes. La bonne longueur de fil (environ deux pouces) devient beaucoup plus chaude et brûle la plaque d'une couleur plus foncée que les autres longueurs de fil.

Vous pouvez déterminer la fréquence, sans «compteur de fréquence», de la lumière en utilisant un réseau de diffraction (un CDROM vierge a 1 heure de lecture, à 1 tour par seconde, vous pouvez donc mesurer la bande avec une règle et l'utiliser pour diffracter un faisceau laser ...) et mesurer la longueur d'onde, donc (connaissant la vitesse de la lumière) la fréquence.

Si vous avez une onde non sinusoïdale, les différentes harmoniques apparaîtront TOUS, et avec un peu de soin dans la mesure, vous pouvez identifier les ondes carrées et triangulaires.

La plupart des gens n'appelleraient pas ce CD vierge un «instrument de mesure», mais il fait l'affaire. Ce n'est tout simplement pas pratique et préétalonné. La plaque de papier dans le four à micro-ondes non plus (et si vous appréciez la saveur de vos aliments, vous devez nettoyer les sous-produits fumés).

Il existe de nombreuses façons d'analyser un appareil terrahertz tant que l'on n'est pas trop intéressé par les informations précises du domaine temporel. Vous pouvez toujours utiliser un mélangeur / convertisseur descendant et effectuer la numérisation et l'analyse sur le domaine fréquentiel.

Une société appelée Virginia Diode produit un tel mélangeur.