Oszilloskop-Technologien für höchste Echtzeit-Bandbreiten

InP-Technologie vs. Frequenzverschachtelung vs. DSP-Boosting

Im Rennen um die höchsten Echtzeit-Bandbreiten hat Agilent mit seiner Infiniium-90000-X-Serie eine neue Marke definiert. Dabei setzt das Unternehmen auf eine eigens entwickelte proprietäre Indiumphosphid-Technologie (InP). Damit erreicht die Hardware dieser Scopes volle 32 GHz, ohne Frequenzverschachtelung und DSP-Boosting anzuwenden. Doch wo genau liegen die Vorteile der InP-Technologie im Vergleich zu den beiden anderen?

 

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Abbildung 1: Bandbreitenvergrößerung über Vorverzerrung

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Abbildung 1: Bandbreitenvergrößerung über Vorverzerrung

Für die Oszilloskop-Hersteller ist die Bandbreite eine der wichtigsten Kenngrößen unter den technischen Daten – besonders im High-end Bereich: Bietet ein Hersteller die größte Band­breite, so färbt dieses Renommee auch auf dessen Modelle mit niedrigerer Bandbreite ab. Dabei ist die Entwicklung rasant fortgeschritten: Im Jahr 2007 kam das erste 20-GHz-Oszilloskop auf den Markt, 2009 das erste 30-GHz-Gerät, und nun hat Agilent das erste 32-GHz-Oszilloskop herausgebracht und damit die Führung übernommen.

Doch wie erreichen die Hersteller überhaupt solche hohen Bandbreiten? »Es gibt mittlerweile drei verschiedene Methoden, eine Bandbreite von 20 GHz oder mehr zu realisieren«, erklärt Peter Kasenbacher, Agilents Product Line Manager Oszilloskope. »A) per Vorverzerrung des Frequenzgangs mittels Signalpro­zes­sor, das so genannte DSP-Boosting, b) mittels Frequenz­verschach­telung, auch als Frequency/Bandwidth Interleaving bekannt, und c) durch reine Hardware-Leistung. Insbesondere die beiden ersten Verfahren haben ihre speziellen Stärken und Schwächen und sind mit Kompromissen behaftet. Vor dem Kauf eines Oszilloskops – besonders im High-end-Bereich - muss man also dessen Messverfahren kennen, weil dies die Messqualität und Genauigkeit maßgeblich beeinflusst.«

 

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Abbildung 2: Gewobbeltes Sinussignal mit DSP-Boosting. Besonders interessant: der »Boost« des Rauschspektrums am oberen Ende des Frequenzgangs.

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Abbildung 2: Gewobbeltes Sinussignal mit DSP-Boosting. Besonders interessant: der »Boost« des Rauschspektrums am oberen Ende des Frequenzgangs.

Das erste 13-GHz-Oszilloskop arbeitete auf Basis des DSP-Boos­ting-Verfahrens. Auf diese Weise wurde das Gerät von 12 auf 13 GHz Bandbreite gebracht. »Damals, im Jahr 2004, argumentierten einige, dass diese Technik zu viel Rauschen mit sich bringe, und akzeptierten den Wert nicht als ‚echte’ Bandbreite«, so Kasenbacher. »Im Jahr 2007 allerdings brachte im ersten 20-GHz-Oszilloskop ein ‚DSP-Boost’ die Bandbreite von 16 auf 20 GHz. Die genannte Einschrän­kung trat etwas in den Hintergrund, weil nun schon zwei Oszilloskophersteller das Verfahren einsetzten, aber auch weil es damals nicht möglich war, 20 GHz Bandbreite auf andere Weise zu erreichen.« Nach Überzeugung des Experten nahm der Markt das erste 20-GHz-Oszilloskop damals auch deshalb an, weil manch ein Inge­ni­eur dachte, man könnte damit Signale von 6 und 8 Gbps besser messen. Kunden kauf­ten also basierend auf der formalen Kenngröße »Bandbreite«, ohne sich in jedem Fall zu viele Gedanken über die Technik zu machen, die hinter dieser Spezi­fi­ka­tion stand.

1. Teil: InP-Technologie vs. Frequenzverschachtelung vs. DSP-Boosting
2. Teil: InP-Technologie vs. Frequenzverschachtelung vs. DSP-Boosting
3. Teil: InP-Technologie vs. Frequenzverschachtelung vs. DSP-Boosting

Weiterführende Links:

• Wie neue Oszilloskop-Funktionen dabei helfen, Produkte schneller auf den Markt zu bringen: Am Ende zählt die Zeitersparnis
• Agilent setzt auf Indium-Phosphit als Basis für technologischen Fortschritt: »Mit der InP-Technologie beginnt eine neue Zeit für Hochleistungsmessgeräte«