儀器儀表商情網訊：數據通信速率不斷提高，推動著對60-70 GHz 范圍內超高帶寬實時示波器的需求。這些儀器對驗證和調試相干光調制分析、高能物理研究、高速數據通信和其他領域中的新設計至關重要。通過DPO70000SX 高性能示波器系列，泰克提供了實時信號采集、70 GHz 超高帶寬及200 GS/s 實時采樣率 (5ps/ 樣點分辨率)，為這些應用提供了理想的解決方案。
如圖1 所示，DPO70000SX 采用5.25 英寸儀器封裝，既可以作單通道系統操作，提供70 GHz 帶寬、200 GS/s 采樣率，適用于RF 和光應用、脈沖式激光器研究及類似的高能物理應用；也可以作為雙通道系統操作，每條通道提供33 GHz 帶寬、100 GS/s 采樣率，適用于企業高速串行應用及要求差分信號輸入的其他應用。
圖1: DPO70000SX 系列示波器外觀緊湊，高僅5.25 英寸，可以放在標準3U 機架空間中
稱為UltraSync 的泰克精密定時同步技術為高性能多通道測量系統建立了所需的精確通道間定時穩定性。最多四臺DPO70000SX 示波器可以作為一臺儀器操作，同時提供了與獨立式單臺示波器相同的測量精度和易用性。
由于外形緊湊和UltraSync 技術以及多種其他創新，包括異步時序交織技術(ATI)，DPO70000SX 開創了前所未有的超高性能示波器功能。200 GS/s 采樣率和深內存選項相結合，在長時間周期內提供了5ps/ 樣點的分辨率。
正如泰克白皮書《實時示波器帶寬擴展技術》中詳細介紹的那樣，ATI 是一種獨特的數字化整個輸入信號頻譜的方法。它擁有信號路徑對稱性，保持信噪比，提高保真度。兩條對稱采集路徑中每條路徑都數字化整個輸入信號，然后采用能夠保持信號及降低噪聲的專利方法重組信號。
本文討論了我們為什么要降低儀器封裝，以及使用緊湊的外形本身有哪些主要優勢，比如通過多機配置實現擴充能力、分布式處理加快信號分析速度、靈活布局、縮短DUT 與示波器之間的信號路徑。本文還深入介紹了泰克UltraSync 技術。
縮小外形
DPO70000SX 是為裝在3U 機架空間中設計的，明顯要小于超高帶寬類別中的其他示波器。盡管物理尺寸小，但每臺DPO70000SX 示波器都提供了傳統臺式示波器的全部特性和功能。其標配提供了與當今MSO/DPO70000 示波器相同的高級功能，如抖動分析、信號路徑反嵌或頻譜分析，并能夠利用全部軟件解決方案、探頭、夾具和其他附件。
長期以來，決定示波器物理尺寸的其中一個因素是需要包括足夠大的內置監視器屏幕，以便能夠舒服地一次觀察幾小時的數據。監視器尺寸過去一直是一個重要的考慮因素，但由于大型外置平板監視器的上市，實驗室使用的示波器現在已經不用再考慮尺寸問題。
對當今大多數工程師來說，首選選項是把一臺外置監視器及鍵盤和鼠標連接到示波器上，如圖2 所示。
有些人這樣做，是為了把儀器區域與工作位置分開，從而更方便、更舒服。有些人這樣做，則是因為當前光調制應用和大型分析軟件環境( 如MATLAB) 可以更方便地用于顯示區域和分辨率都要高于示波器合理水平的屏幕。
圖2：工程師使用示波器的方式已經出現本質變化，現在許多工程師首選連接大型外置監視器及鼠標和鍵盤
DPO70000SX 支持多臺外置監視器，包括觸摸屏，提升生產效率。此外，許多用戶還更進一步，使用遠程桌面——微軟Microsoft Windows 的標配組件，遠離嘈雜的實驗室環境，坐在椅子上、甚至在家庭辦公室中舒服地使用和管理示波器。
除了顯示器尺寸更小外，DPO70000SX 還最大限度地降低了示波器上的前面板控件數量。但它有一個選配的輔助前面板( 如圖3 所示)，提供的用戶控件與泰克DPO7000 和MSO/DPO70000 系列示波器上提供的控件和指示燈一模一樣。輔助前面板有用戶熟悉的Run/Stop 按鈕，可以直接進行控制；另外還有與泰克示波器相同的垂直設置、水平設置和觸發設置、多功能粗調和微調及其他控件。通過輔助前面板，用戶可以從方便的位置全面控制DPO70000SX，同時把示波器放在最優化的信號采集位置。
由于泰克UltraSync 高性能同步和控制總線的出現，現在可以實現由最多四臺DPO70000SX 示波器組成的多機系統。
UltraSync 結構協調多機采集系統中的觸發，本身的典型通道間抖動不到500fs rms。也就是說，在多臺DPO70000SX 示波器使用UltraSync 電纜連接起來時，如圖4 所示，它們提供的功能相當于一臺擁有多條高速通道的高性能示波器。例如，雙機系統同步兩臺示波器，提供了兩條70 GHz、200 GS/s 通道或四條33 GHz、100 GS/s 通道。
UltraSync 技術采用12.5 GHz 采樣時鐘參考信號，其來自主設備，每臺擴展儀器使用這個信號在數字化過程中同步采樣位置。擴展儀器通過PCI Express 第二代x4 鏈路控制，這條鏈路支持2 GB/s 快速數據傳送速率，管理到主設備的數據傳送。UltraSync 控制多機系統中所有儀器的觸發，因此任何設備都可以作為協調觸發源。
UltraSync 結構本身擁有的另一個優勢來自分布式處理：每臺擴展儀器都為主設備提供了全面校準的數據。在到達主設備時，波形已經被全面處理，主設備不再需要進行任何進一步處理。這創造了一個分布式處理環境，降低了主設備上的計算負載。
任何儀器都可以作為主設備或擴展設備操作，不需要單獨的控制單元。主設備取決于UltraSync 電纜連接方式，用戶只需移動電纜連接，就可以簡便地改變指定的主設備。圖5 所示的圖形配置管理器幫助檢驗電纜連接，指明通道標識。一旦連接到位，示波器會自動建立網絡，確定不同設備之間的時序關系。
從用戶角度看，UltraSync 總線設置起來非常簡便。電纜采用顏色編碼，設置簡單；連接通過UltraSync 配置管理器檢驗。同時，UltraSync 明顯改善了系統靈活性和擴充能力。
重新界定擴充能力
擁有四條內置采集通道的傳統高性能示波器雖然本身功能強大，但實際上擴充能力有限。它有四條通道，當然也可能有多有少，但不能變化。DPO70000SX 改變了這種局面，工程師可以在某個時點根據自己的需求為手邊的任務確定適當的配置，從而可以明顯提高生產效率，同時降低購置費用。
由于這種擴充能力，工程師可以在性能或通道數量需求變化時，順序投資于示波器系統。例如，實驗室可以購買兩臺DPO70000SX 示波器，提供兩條200 GS/s 采樣率的70 GHz 通道，滿足當前的測試需求。同時，實驗室可以在將來擴容，只需在系統中再增加兩臺示波器，就可以滿足要求四條70GHz 通道的下一代應用需求。
通過把多臺示波器拆開，按需重新部署到其他項目，系統還可以簡便地減容，最大限度地利用資本投入。例如，在要求四條70 GHz 通道的項目竣工時，實驗室可以簡便地把這些示波器重新部署到其它實驗室。四機配置可以一拆為二，變成兩個系統；還可以進一步拆分成單機系統，用戶只需拔下UltraSync 電纜，這樣四個項目每個項目都可以使用一臺儀器。
其他廠商的多機系統則沒有這樣的靈活性。例如，力科10Zi 要求單獨的控制器單元才能操作系統，主設備和擴展設備要在出廠時預先配置，用戶不能單獨拆開。
為方便起見，泰克提供了一個選項，用戶可以購買兩臺DPO70000SX 系列示波器，一起配置成DPS70000SX 示波器系統。DPS77004SX 系統提供了兩條200 GS/s 的70 GHz 通道，特別適合差分高速串行信號分析等應用。兩個DPS77004SX 系統可以一起配置及操作，提供了總共四條70 GHz 通道的多機系統。DPS73308SX 提供了四條100 GS/s 的33 GHz 通道，支持雙偏振相干光調制分析等應用。
前所未有的布局選項
由于外形緊湊，DPO70000SX 可以整合到更小的機架空間中，布局的緊密度和靈活性都要優于普通的臺式儀器。這種靈活性在最大限度地降低DUT 與ATI 輸入連接器之間的路徑中發揮著重要作用。
DPO70000SX 外觀緊湊，在一臺示波器堆疊在另一臺示波器頂部時，綜合系統的高度只相當于一臺泰克高性能示波器( 參見圖6)，要矮于其他廠商提供的系統。例如，堆疊在一起的兩臺DPO70000SX示波器的高度只有12 英寸，要低于Keysight Infiniium Z 系列示波器的13.3 英寸。盡管物理尺寸較小，但DPO70000SX 雙機配置實際上是一種帶寬更高的系統：Keysight Z 系列有兩條63 GHz 通道，而通過電纜連接起來的DPO70000SX 雙機系統則提供了兩條70 GHz 通道。
工程師們需要靈活地放置示波器、DUT 和其他儀器，因為每一種測試情況都可能要通過略微不同的布局進行優化。UltraSync 電纜分成1 米長和2 米長兩種長度，可以適應幾乎任何物理環境，而又不會降低性能或精度。
1 米電纜適合由多臺均勻堆疊的儀器組成的典型雙機配置和四機配置。通過使用更長的2 米電纜，多臺儀器可以以各種角度排列，適合特定的DUT 布局。例如，儀器在插件和背板應用中以直角方式放置，在相干光調制應用中則面對面放置，如圖7 所示。可以采取配套的電纜長度，校正系統時延，實現精確的通道間時間對準。如這個實例所示，下面的示波器還可以倒放，使中心輸入的位置相互距離很近，使電纜很短，而且長度完全相等。
DPO70000SX 上的輸入連接器位置和間距采取專門設計，因此一臺示波器可以倒放，縮短信號路徑長度。在一臺示波器倒放、堆疊在另一臺示波器下面時，兩個70 GHz ATI 輸入都位于示波器中心，相互距離只有幾英寸( 圖8)。另外還有一些設計考慮因素，以便盡量簡單穩定，比如采用了特殊的可重復配置的儀器支腳，與金屬板的“凹槽”配合，防止堆疊儀器滑動；側面板中的鉆孔/ 螺孔則可以使用托架通過螺釘把兩臺示波器連接在一起。
由于這些思路和其他設計理念，DPO70000SX 系統異常靈活，可以在DUT 與示波器之間實現超短信號路徑，保持信號保真度，確保最佳的分析結果。
需要處理高速信號的應用已經開始要求70 GHz 左右的帶寬，包括相干光應用、RF、激光光譜研究、100G 數據通信和高速串行分析，以支持當前應用，滿足未來要求。但這些應用要求示波器不僅僅要提供原始性能，還要提供配置靈活性和擴充能力，適應需求變化。
由于外形緊湊及UltraSync 技術，DPO70000SX 超高帶寬示波器滿足及超越了這些要求，客戶可以在需求變化時擴充性能和功能，并通過分布式處理加快信號分析速度，并利用靈活的布局，縮短DUT和示波器之間的信號路徑。
