Maximale Bandbreite auf vier bzw. acht Kanälen mit Echtzeit-Oszilloskopen Wie Bandwidth Interleaving Funktioniert

Eine interessante Schaltungstechnik sorgt dafür, dass in modernen Oszilloskopen durch ein spezielles Mischer-Konzept höhere Bandbreiten erzielt werden können.

Das Messen von Signalen in modernen High-Speed-Datenübertragungssystemen erfordert immer mehr Bandbreite, Abtastrate und mehr Kanäle. In der Vergangenheit konnte die Bandbreite von Echtzeit-Oszilloskopen den Anforderungen von neuen Datenübertragungsstandards nur mit Verzögerung folgen, da die wesentlichen Chips in einem Oszilloskop auf der gleichen technologischen Basis gefertigt werden wie die Chips, die in diesen neuen Datenstandards Verwendung finden. Daher konnten viele der High-Speed-Signale nur mit Hilfe von Sampling-Oszilloskopen gemessen werden, die aber den Nachteil haben, dass durch das verwendete Digitalisierungsverfahren nur repetierende Signale darstellt werden können und die Analysemöglichkeiten deshalb sehr begrenzt sind.

 Heruntermischen in einen niedrigeren Frequenzbereich

Durch das von LeCroy patentierte DBI-Verfahren (Digital Bandwidth Interleaving, Bandbreiten- Interleaving) ist es möglich, Echtzeit- Oszilloskope (also für die Aufzeichnung von Single-Shot-Signalen) zu bauen, deren Analog-Eingangs-Bandbreite größer ist als die Bandbreite der verwendeten Chiptechnologie. Konnten bisher in Oszilloskopen Speichertiefe und Abtastrate nur durch Zusammenschalten von Kanälen erhöht werden, so kann bei der DBI-Technologie auch die Bandbreite von mehreren Kanälen zu einer höheren Grenzfrequenz zusammengefasst werden. Im Fall der Serie WaveMaster 8 Zi kann mit dieser Technik die analoge Bandbreite durch das Zusammenlegen von zwei 16-GHz-Kanälen auf (resultierend) bis zu 30 GHz erhöht werden. Die Abtastrate erhöht sich dabei auf 80 GS/s, die Speichertiefe auf bis zu 512 MPunkte. Konkret wird dabei das Eingangssignal mit Hilfe von zwei Diplexern in zwei Frequenzbänder aufgeteilt (Bild 1).


Das untere Frequenzband wird direkt nach dem Diplexer einem der beiden 16-GHz-Eingangsverstärker zugeführt. Dabei ist der Frequenzbereich des Diplexfilters so dimensioniert, dass es nur den Frequenzbereich des 16-GHz-Eingangsverstärkers durchlässt. Das obere Frequenzband wird nach dem Diplexer über einen Breitband- Mischer heruntergemischt. Durch das Mischen mit einem Oszillator entstehen allerdings zwei Seitenbänder – ein Seitenband bei der Differenzfrequenz und ein anderes bei der Summenfrequenz. Für den DBI-Betrieb wird nun das Summensignal ausgefiltert und das Differenzsignal dem zweiten Eingangsverstärker des Oszilloskops zugeführt, da dieses Signal in einen niedrigeren Frequenzbereich verschoben wurde, der von dem Kanal erfasst werden kann. Theoretisch sind auch Systeme denkbar, in denen mehr als zwei Kanäle mit Hilfe der DBITechnologie zusammengefasst werden. So wurde von LeCroy im Jahre 2006 mit dem SDA18000 ein System auf den Markt gebracht, in dem drei Kanäle mit 6 GHz zu einer Analogbandbreite von 18 GHz zusammengeschaltet werden konnten. Anschließend müssen nun die getrennt erfassten Frequenzbänder im DSP wieder „zusammengesetzt“ werden, ohne dass dabei Phasen- oder Amplituden- Informationen verlorengehen.