+7 (495) 108-06-40

Передовые цифровые схемы

Приборы GAUSS INSTRUMENTS используют передовые сверхскоростные аналогово-цифровые преобразователи (АЦП) с частотой выборки в несколько Гвыб/с (GS/s, гигавыборок в секунду), одни из самых современных программируемых пользователем матриц логических элементов (FPGA), которые используют логические ячейки и вычислительные блоки для имитации работы нескольких тысяч приемников ЭМИ, соединенных параллельно.

Diagramm

Блок-схема измерительной системы TDEMI на примере TDEMI 26G.

На рисунке выше изображена блок-схема измерительной системы TDEMI на примере TDEMI 26G. Полученный сигнал ЭМИ диапазона частот от 10 Гц до 1,1 ГГц оцифровывается с помощью АЦП с плавающей точкой. Частоты из диапазона свыше 1,1 ГГц уменьшаются с помощью сверхширокополосного понижающего преобразователя частоты, который демонстрирует для анализа полосу пропускания 162,5 МГц в режиме реального времени. Затем сигнал оцифровывается в основной полосе частот.

Имитация работы до 4000 приемников ЭМИ, соединенных параллельно, основанная на банке фильтров с быстрым преобразованием Фурье (FFT), осуществляется FPGA. Эти FPGA обладают вычислительными возможностями более 20 стандартных ПК. Эта передовая технология позволяет ускорить измерения, выполняемые TDEMI, на несколько порядков по сравнению с традиционными супергетеродинными приемниками. Полностью безынтервальный анализ в режиме реального времени впервые возможен в пределах полос частот 162,5 МГц.

Упрощенная блок-схема такой цифровой реализации нескольких тысяч приемников изображена на рисунке ниже.


Несколько тысяч приемников в качестве цифровой логической схемы

В основном приемник ЭМИ состоит из понижающего преобразователя частоты, фильтра промежуточной частоты и детектора, например квазипикового, для взвешивания. Использование банков фильтров на базе кратковременного FFT (STFFT) позволяет выполнять преобразование с понижением частоты большого набора частот с равнопромежуточным шагом. Высокопараллельная реализация детекторов цифровым банком фильтров позволяет выполнять одновременное вычисление на огромном количестве частот.

АЦП с плавающей точкой, который выполняет оцифровку сигналов ЭМИ, состоит из трех 8-битных АЦП с частотой выборок до 3 Гвыб/с. Масштабирование трех ветвей означает оцифровку в логарифмическом масштабе импульсов и других сигналов переходных процессов с высоким динамическим диапазоном, который соответствует динамическому диапазону 20-битного АЦП для импульсов. Этот широкий динамический диапазон требуется для оцифровки согласно CISPR 16-1-1 импульсов, которые необходимы для калибровки прибора. Такие импульсы могут иметь амплитуду в несколько вольт, в то время как прибор должен предоставлять одновременно очень высокую чувствительность к сигналам в несколько мкВ, что очень близко к значению минимального уровня шума.