БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
Кафедра метрологии и стандартизации
РЕФЕРАТ
На тему:
“Векторные анализаторы цепей. Контроль и диагностика компонентов
цифровых сетей и систем телекоммуникаций”
МИНСК, 2008
Векторные анализаторы цепей.
Гетеродинные векторные анализаторы цепей
Гетеродинные векторные анализаторы цепей строятся на базе скалярных
анализаторов цепей. СВЧ измерительный тракт остается практически таким
же, а так как при амплитудном детектировании информация о фазе теряется,
то вместо амплитудных детекторов используется СВЧ смесители или
стробоскопические преобразователи частоты.
У гетеродинных ВАЦ используется 2 СВЧ генератора с различными частотами.
Обобщенная структурная схема ВАЦ для режима измерения S21 (S12)
представлена на рисунке 1.
Важнейшими узлами таких ВАЦ являются смесители. Они должны иметь хорошую
развязку каналами.
На выходах смесителей выделяется сигнал промежуточной частоты: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Постоянство
picscalex100010009000003c900000002001c0000000000050000000902000000000500
0000020101000000050000000102ffffff00050000002e0118000000050000000b020000
0000050000000c02c00260031200000026060f001a00ffffffff000010000000c0ffffff
b7ffffff20030000770200000b00000026060f000c004d61746854797065000090001c00
0000fb0280fe0000000000009001000000000402001054696d6573204e657720526f6d61
6e00bdacf477c6acf4770100000000003000040000002d01000008000000320a10029e01
020000006e701c000000fb0240fe0000000000009001000000020002001053796d626f6c
00774000000082030afcbdacf477c6acf4770100000000003000040000002d0101000400
0000f001000008000000320aa00132000100000057700a00000026060f000a00ffffffff
0100000000001c000000fb021000070000000000bc02000000cc0102022253797374656d
000000000a000000040000000000000000000100000000003000040000002d0100000400
0000f0010100030000000000 обеспечивает схема фазовой автоподстройки
частоты (ФАПЧ), которая работает по сигналу опорного сигнала (ОК). В
процессе работы гетеродин перестраивается синхронно с ГКЧ.
Выходные сигналы смесителей опорного и измерительного каналов (ИК)
поступают на векторный измеритель отношений, где производится измерение
отношений их амплитуд, а с помощью фазового детектора – разность фаз
сигналов. После усиления и детектирования сигналы подаются на ЭЛТ, где
производятся наблюдения исследуемых характеристик. Причем индикация
может осуществляться двумя способами:
1) в полярных координатах (для S11, S22).
2) в декартовых координатах (в виде частотных характеристик всех
S-параметров).
К достоинствам гетеродинных ВАЦ можно отнести большой динамический
диапазон (80-90 дБ), а к недостаткам, сложность СВЧ оборудования и
высокую стоимость.
Источники погрешностей практически те же, что и в скалярных, но в
векторных АЦ предъявляются очень жесткие требования к точности установки
и нестабильности частоты ГКЧ.
Гомодинные векторные анализаторы цепей
В этих ВАЦ используется только один генератор, а для получения
информации о фазе измеряемого параметра используется дискретный
фазовращатель. В гомодинных ВАЦ используется относительно простое СВЧ
оборудование, но более сложные алгоритмы обработки измерительной
информации.
Упрощенная схема гомодинного ВАЦ для режима измерения S21, S12
представлена на рисунке 2.
На выходе СВЧ-сумматора
(picscalex1000100090000039d00000002001c000000000005000000090200000000050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) имеем
сигнал векторной суммы: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,
где
picscalex100010009000003f500000002001c0000000000050000000902000000000500
0000020101000000050000000102ffffff00050000002e0118000000050000000b020000
0000050000000c02a002a0021200000026060f001a00ffffffff000010000000c0ffffff
a7ffffff60020000470200000b00000026060f000c004d61746854797065000060001c00
0000fb02c0fe0000000000009001000000000402001054696d6573204e657720526f6d61
6e00bdacf477c6acf4770100000000003000040000002d01000008000000320a50027101
0100000055791c000000fb0240fe0000000000009001000000000402001054696d657320
4e657720526f6d616e00bdacf477c6acf4770100000000003000040000002d0101000400
0000f001000008000000320ae00139000100000056791c000000fb0240fe000000000000
900100000002040200104d54204578747261000000007a040acebdacf477c6acf4770100
000000003000040000002d01000004000000f001010008000000320a7101900001000000
26790a00000026060f000a00ffffffff0100000000001c000000fb021000070000000000
bc02000000cc0102022253797374656d000000000a000000040000000000010000000100
000000003000040000002d01010004000000f0010000030000000000 и
picscalex100010009000003f500000002001c0000000000050000000902000000000500
0000020101000000050000000102ffffff00050000002e0118000000050000000b020000
0000050000000c02a00240021200000026060f001a00ffffffff000010000000c0ffffff
a5ffffff00020000450200000b00000026060f000c004d61746854797065000060001c00
0000fb02c0fe0000000000009001000000000402001054696d6573204e657720526f6d61
6e00bdacf477c6acf4770100000000003000040000002d01000008000000320a50025c01
0100000030791c000000fb0240fe0000000000009001000000000402001054696d657320
4e657720526f6d616e00bdacf477c6acf4770100000000003000040000002d0101000400
0000f001000008000000320ae00139000100000056791c000000fb0240fe000000000000
900100000002040200104d5420457874726100000000ed050a6fbdacf477c6acf4770100
000000003000040000002d01000004000000f001010008000000320a7201910001000000
26790a00000026060f000a00ffffffff0100000000001c000000fb021000070000000000
bc02000000cc0102022253797374656d000000000a000000040000000000010000000100
000000003000040000002d01010004000000f0010000030000000000 сигналы
измерительного (ИК) и опорного (ОК) каналов.
Эти сигналы описываются следующими выражениями: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,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,
где Е0 – амплитуда поля в точке разветвления ОК и ИК,
picscalex100010009000003ad01000003001c0000000000050000000902000000000500
0000020101000000050000000102ffffff00050000002e0118000000050000000b020000
0000050000000c026003a0111200000026060f001a00ffffffff000010000000c0ffffff
beffffff601100001e0300000b00000026060f000c004d617468547970650000a0000800
0000fa0200001000000000000000040000002d010000050000001402a900480005000000
1302b7024800050000001402a9001b03050000001302b7021b03050000001402a900f703
050000001302b702f703050000001402a9007106050000001302b7027106050000001402
42004d070500000013021e034d07050000001402420063090500000013021e0363091c00
0000fb02c0fe0000000000009001000000000402001054696d6573204e657720526f6d61
6e00bdacf477c6acf4770100000000003000040000002d01010008000000320a9002cf10
01000000307908000000320a9002f20d01000000557908000000320a90024b0b01000000
787908000000320a90026a0801000000787908000000320a900287050100000030790800
0000320a9002e2010100000055791c000000fb0240fe0000000000009001000000000402
001054696d6573204e657720526f6d616e00bdacf477c6acf47701000000000030000400
00002d01020004000000f001010008000000320a20020e0f010000002c7908000000320a
2002270c010000002c7908000000320a20028009010000002c7908000000320a20026307
01000000537908000000320a20028e06010000002c7908000000320a2002220401000000
4b7908000000320a20023803010000002c7908000000320a20027300010000004b791c00
0000fb0240fe0000000000009001000000020002001053796d626f6c0077400000004006
0ae4bdacf477c6acf4770100000000003000040000002d01010004000000f00102000800
0000320a2002b70f010000006a7908000000320a2002d00c010000006a7908000000320a
2002290a010000006a790a00000026060f000a00ffffffff0100000000001c000000fb02
1000070000000000bc02000000cc0102022253797374656d000000000a00000004000000
0000020000000100000000003000040000002d01020004000000f0010100030000000000
– модули и аргументы коэффициентов передачи измерительного и опорного
каналов и объекта измерения соответственно.
Для двух положений дискретного фазовращателя (ДВФ) можно записать: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,(1)
где
picscalex100010009000003fd00000002001c0000000000050000000902000000000500
0000020101000000050000000102ffffff00050000002e0118000000050000000b020000
0000050000000c02400200051200000026060f001a00ffffffff000010000000c0ffffff
beffffffc0040000fe0100000b00000026060f000c004d61746854797065000060001c00
0000fb02c0fe0000000000009001000000000402001054696d6573204e657720526f6d61
6e00bdacf477c6acf4770100000000003000040000002d01000008000000320ae8019e03
010000004d791c000000fb0260fe0000000000009001000000000402001054696d657320
4e657720526f6d616e00bdacf477c6acf4770100000000003000040000002d0101000400
0000f001000008000000320a8001b301010000002c7908000000320a80013a0001000000
4d791c000000fb0260fe0000000000009001000000020002001053796d626f6c00774000
00007a050aa8bdacf477c6acf4770100000000003000040000002d01000004000000f001
010008000000320a80014a020100000057790a00000026060f000a00ffffffff01000000
00001c000000fb021000070000000000bc02000000cc0102022253797374656d00000000
0a000000040000000000010000000100000000003000040000002d01010004000000f001
0000030000000000 – коэффициент и частота амплитудной модуляции ГКЧ,
Kg – коэффициент передачи сумматора и детектора.
Из уравнения (1) можно найти значения Sx и x, определив при калибровке
анализатора другие, входящие в (1) величины.
К достоинствам гомодинных ВАЦ можно отнести значительно более простой
измерительный тракт СВЧ, а к недостаткам более сложные алгоритмы
измерения и калибровки и меньший динамический диапазон измерений (?50
дБ) по сравнению с гетеродинными ВАЦ.
Контроль и диагностика компонентов цифровых сетей и систем
телекоммуникаций
Общие сведения и классификация методов измерения
Испытания цифровых схем, микропроцессоров и микропроцессорных систем
называют тестированием. Его проводят с целью проверки качества
функционирования цифрового устройства или системы, диагностики и
отыскания неисправностей. Сложность, а иногда и невозможность
использования для этих целей традиционных методов измерения и приборов
обусловлено следующими причинами:
– многоканальность (иногда надо просмотреть одновременно до 64
логических процессов);
– сложность наблюдения однократных и непериодических процессов;
– сложность, а иногда и невозможность синхронизации осциллографа;
– очень большая трудоемкость и высокая квалификация операторов.
Эти причины обусловили разработку новых эффективных методов
тестирования. Основными из них являются:
– программная автодиагностика;
– статическое тестирование;
– логический анализ;
– сигнатурный анализ.
Программная автодиагностика предполагает тестирование программируемых
устройств на основе использования внутренних диагностических программ.
Они бывают двух видов:
– самозапускаемые;
– вызываемые по требованию оператора.
Использование автодиагностики предусматривают при проектировании системы
и указания по ее осуществлению отражают в соответствующей инструкции.
Метод статического тестирования микропроцессорной системы основан на
том, что выполняемые ею операции можно рассматривать как совокупность
последовательно изменяемых электрических состояний. Поэтому, если
пользователи не интересует динамика процесса, то систему можно
тестировать искусственно, устанавливая различные состояния. Для этого в
систему включают специальные устройства, содержащие набор
переключателей, с помощью которых можно создавать все возможные
состояния.
Логический анализ.
Принцип действия и классификация логических анализаторов
Принцип действия логических анализаторов заключается в том, что
изменения логических состояний в исследуемых точках, переход из одного
логического состояния в другое под воздействием внешних стимулов
записываются во внутреннюю память анализатора, а затем воспроизводятся
на экране в виде удобном для восприятия оператором. Наличие в
анализаторе внутренней памяти позволяет просматривать не только
периодические, но и однократные логические процессы. В зависимости от
наличия внутреннего генератора и вида индикации логические анализаторы
делятся на: анализаторы логических состояний (АЛС) и анализаторы
временных диаграмм (АВД).
Структурные схемы использования АЛС и АВД приведены на рисунке 3.
АЛС используется для записи во ВП сигналов внешних по отношению к
прибору. Для записи этих сигналов используются стимулирующие сигналы,
изменяющие логические состояния исследуемых схем.
В АВД для записи сигналов используется внутренний ТГ.
Таким образом, при помощи логических анализаторов данные о логических
состояниях исследуемых схем заносятся во ВП, преобразуются к виду
удобному для поступления на индикатор и индицируются для АЛС в виде
таблицы истинности, для АВД в виде квазивременной диаграммы.
В АЛС данные в память заносятся синхронно с изменением логического
состояния исследуемого устройства, поэтому АЛС называют синхронными
анализаторами.
В синхронном режиме логический анализатор работает от генератора
тактовых импульсов исследуемой схемы.
В АВД данные в память заносятся асинхронно, поэтому их называют
асинхронными анализаторами.
––––
––––
picscalex1050100090000037800000002001c0000000000040000000301080005000000
0b0200000000050000000c0224040806040000002e0118001c000000fb02100007000000
0000bc02000000cc0102022253797374656d000408060000ca8e0000c0431100ca858239
185e99060c020000040000002d01000004000000020101001c000000fb02ceff00000000
00009001000000cc0440001254696d6573204e657720526f6d616e000000000000000000
0000000000000000040000002d010100050000000902000000020d000000320a2d000000
01000400000000000806230420fa1600040000002d010000030000000000
В асинхронном режиме для записи во внутреннюю память используются
сигналы внутреннего тактового ТГ. Чтобы избежать потерь записи
информации частота этого генератора должна быть в 4-10 раз больше
частоты исследуемой схемы. Кроме того ВП в АВД всегда много больше, чем
в АЛС. Например, наибольшая глубина памяти в современных АЛС – 64
бита/канал, а в АВД может быть 2048 б/канал и больше.
Обобщенная структурная схема логического анализатора
Обобщенная структурная схема логического анализатора приведена на
рисунке 4.
Эта схема верна и для АЛС и для АВД. Тактовые импульсы могут быть и
внешними и внутренними.
Назначение блоков
К0,…, Кn сортируют поступающую информацию на логический “0” или “1”.
В П0,…, Пn записывается информация при помощи внешнего для АЛС или
внутреннего для АВД тактового импульса.
КК сравнивает поступающую информацию с информацией, вводимой с передней
панели анализатора. При приходе запускающего слова он вырабатывает
сигнал на устройство запуска.
УЗ разрешает запись в память приходящей информации.
СЗЗ задерживает разрешение записи в память на заданное число запускающих
слов.
СЦЗ задерживает разрешение записи на заданное число тактовых импульсов.
СПИ преобразует информацию записанную в памяти к виду удобному для
восприятия.
И индицирует информацию в виде таблицы истинности или квазивременной
диаграммы. И индицирует информацию в виде таблицы истинности или
квазивременной диаграммы.
picscalex1270100090000037800000002001c0000000000040000000301080005000000
0b0200000000050000000c0228065d07040000002e0118001c000000fb02100007000000
0000bc02000000cc0102022253797374656d00065d070000ca8e0000c0431100ca858239
185e99060c020000040000002d01000004000000020101001c000000fb02ceff00000000
00009001000000cc0440001254696d6573204e657720526f6d616e000000000000000000
0000000000000000040000002d010100050000000902000000020d000000320a2d000000
01000400000000005c07270620fa1600040000002d010000030000000000
–––
–––
–
–––
–––
–
Для нормальной работы анализатора надо с передней его панели ввести
следующие данные:
– вид индикации;
– режим работы;
– код запускаемого слова;
– длительность задержки записи;
– длительность цифровой задержки;
– уровень компарирования (с учетом уровней логических сигналов
исследуемой схемы);
– частоту внутреннего ТГ (для АВД) и другие.
Современные логические анализаторы выполняются с числом каналов от 2 до
128, как правило с дискретом 2,4,8, и так далее.
Большинство АЛС имеют быстродействие 10-50 МГц. Частота современных АВД
– от 50 до 500 МГц. Чем выше рабочая частота анализатора, тем более
узкие импульсы он способен захватывать. Например, анализатор с
быстродействием 50 МГц различает “паразитные” импульсы длительностью
5-10 нс, а с быстродействием 100 МГц – 3ч5 нс.
АВД чаще используется на начальной стадии проектирования при отладке
аппаратных средств. Благодаря большой глубине памяти и специальной схеме
детектирования коротких импульсов при помощи его можно отыскать короткие
“паразитные” импульсы. На конечной стадии проектирования при отладке
математического обеспечения систем чаще используются АЛС, на экране
которых мы можем отображать фрагменты программы в двоичном коде.
Некоторые АЛС имеют дополнительные блоки преобразования информации, что
позволяет получать на экране таблицу команд непосредственно на языке
программирования высокого уровня.
Индикация в логических анализаторах
В портативных логических анализаторах используется однострочная
индикация на светодиодах или светодиодных семисегментных индикаторах. На
них высвечивается одно параллельное слово. Дальнейший просмотр
содержимого памяти производится построчно.
В многоканальных логических анализаторах используется дисплей,
выполненный на основе ЭЛТ. В них индикация может осуществляться в виде:
1) таблицы чисел (таблица истинности);
2) временных диаграмм;
3) карты состояний;
4) графов.
Индикация в виде таблицы истинности осуществляется в различных форматах
или системах счисления (двоичном, восьмеричном или шестнадцатеричном).
Картину на дисплее при индикации в двоичном формате иллюстрирует рисунок
5.
По горизонтали расположены слова, а вертикальная ось называется “осью
событий”. Таким образом, табличный дисплей воспроизводит информацию в
координатах “слово – событие”. Пример события – очередной тактовый
импульс, изменяющий состояние схемы.
Для удобства чтения слова, состоящее из 12 бит, разделяют на части
(слоги), содержащие по 4 бита для шестнадцатеричного кода и по 3 бита
для восьмеричного кода.
Экран дисплея, на котором отображается логические временные диаграммы,
подобен экрану многоканального осциллографа.
Обычно можно наблюдать восемь временных диаграмм (в координатах
“напряжение – время”).
Пример отображения информации во временной области представлен на
рисунке 6.
При представлении данных в виде карты состояний отдельное 16-разрядное
слово преобразуется в точку или штрих, расположение которых на экране
говорит о его содержимом. Такой вид индикации дает общее качественное
представление обо всей информации, проходящей через анализатор.
Структурная схема преобразования информации в карту состояния
представлена на рисунке 7.
Вся информация разбивается на две группы по 8 каналов. Информация с
каждой группы поступает на цифроаналоговые преобразователи (ЦАП), выходы
которых связаны с горизонтально и вертикально отклоняющими пластинами
ЭЛТ.
Таким образом, каждому 16-разрядному слову соответствует единственная
точка или штрих с вполне определенными координатами.
Такой вид индикации используется для общей оценки программы, проходящей
по шине. При этом на экране можно увидеть петли программы, по яркости
найти наиболее часто встречающие слова, по мерцанию отдельных точек
найти перемежающиеся сбои.
При появлении подозрительных мест в программе можно сделать переход на
индикацию в виде таблицы истинности для более детального анализа
программы.
Кроме логических анализаторов общего применения выпускают анализаторы
специализированные для работы с отдельными типами микропроцессоров. В
них индикация осуществляется в виде команд на языке программирования для
данного типа микропроцессора. В качестве индикатора используется
алфавитно-цифровой дисплей. Другим типом специализированного логического
анализатора является анализатор логических состояний КОП 814.
ЛИТЕРАТУРА
1. Метрология и электроизмерения в телекоммуникационных системах:
Учебник для вузов /А.С. Сигов, Ю.Д. Белик. и др. / Под ред. В.И.
Нефедова. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 2005.
2. Бакланов И.Г. Технологии измерений в современных телекоммуникациях. –
М.: ЭКО-ТРЕНДЗ, 2007.
3. Метрология, стандартизация и измерения в технике связи: Учеб. пособие
для вузов / Под ред. Б.П. Хромого. – М.: Радио и связь, 2006.
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
