Bei ATI (Asynchronous Time Interleaving) laufen die kompletten Eingangssignale durch zwei parallele und zeitversetzte Signalketten, statt sie einen hoch- und einen tieffrequenten Anteile aufzusplitten.

Bei ATI (Asynchronous Time Interleaving) laufen die kompletten Eingangssignale durch zwei parallele und zeitversetzte Signalketten, statt sie einen hoch- und einen tieffrequenten Anteile aufzusplitten.Tektronix

Vor zwei Jahren kündigte Tektronix eine eigene Technologie an, um Oszilloskope mit extrem hoher Bandbreite zu implementieren. Da ein traditioneller ADC-Kanal alleine für eine 70-GHz-Echtzeiterfassung nicht ausreicht, kombinieren alle Hersteller in diesem Bereich zwei Kanäle. Die meisten Anbieter splitten das Signal in einen hoch- und einen tieffrequenten Anteil und schicken ersteren durch einen Abwärtsmischer. Anschließend erfassen zwei AD-Wandler die beiden Signale und ein DSP berechnet daraus wieder das Originalsignal. Beim Asynchronous Time Interleaving (ATI) getauften Ansatz von Tektronix laufen hingegen die kompletten Eingangssignale durch zwei parallele und zeitversetzte Signalketten. Allein dadurch erhöht sich der Rauschabstand um 3 dB.

Ohne Abwärtsmischer arbeitet ATI absichtlich mit Signalen jenseits der Nyquist-Frequenz, also der üblichen Grenzfrequenz eine AD-Wandlers. Durch diese Unterabtastung werden die hochfrequenten Anteile zurück ins Basisband gefaltet. In normalen Signalketten ist der Effekt unerwünscht. Durch den zweiten, 180° phasenversetzen Signalpfad kann ein DSP daraus aber das Originalsignal rekonstruieren.

Das nun vorgestellte Performance-Oszilloskop DPO70000SX erreicht damit eine Abtastrate von 200 GSample/s mit einer Auflösung von 5 ps/Messpunkt und erfasst damit Bandbreiten bis 70 GHz mit einer Anstiegszeit unter 6 ps. Die Empfindlichkeit reicht von 100 mVFS bis 300 mVFS. Als vertikales Rauschen verzeichnet das Datenblatt 0,75 % bei 300 mVFS, das Jitter-Rauschen liegt bei 100 fs. Die effektive Auflösung ENOB (Effective Number of Bits) beträgt mehr als 4,8 Bit bei mehr als 200 mVFS und ist bei bei 100 mVFS immer noch besser als 4,2 Bit. Als Rauschabstand werden 34 dB angegeben.

Das 70-GHz-Echtzeit-Oszilloskop DPO70000SX lässt sich per externem Bildschirm und eigenem Controller DPO7AFP auch aus der Ferne bedienen, um die Messung nicht zu stören.

Das 70-GHz-Echtzeit-Oszilloskop DPO70000SX lässt sich per externem Bildschirm und eigenem Controller DPO7AFP auch aus der Ferne bedienen, um die Messung nicht zu stören.Tektronix

Kompaktes Gerät mit externer Bedienung

Trotz der aufwändigen Signalverarbeitung bleibt die Baugröße mit 3 HE im 19-Zoll-Format sehr kompakt. Es ist zwar ein Display integriert, für die eigentliche Messarbeit empfiehlt Tektronix aber einen externen Monitor, Maus und Tastatur, oder den hauseigenen USB-Controller. Damit kann das Oszilloskop selbst näher am Testobjekt bleiben, was kürzere Kabellängen ermöglicht. Das Gerät lässt sich sogar kopfüber aufstellen: Dann liegen die Anschlüsse beider Oszilloskope sehr nahe beieinander, um mehrkanalige Messungen zu verbessern. Anhand der Ultrasync-Architektur ist hierbei eine genaue Datensynchronisation möglich und die Bedienung von Systemen aus mehreren Einzelgeräten bleibt komfortabel.

Ultrasync beinhaltet einen 12,5-GHz-Referenztakt und einen koordinierten Trigger-Bus für einen geringen Eigenjitter von Signalerfassung zu Signalerfassung, der einem typischen Kanal-zu-Kanal-Jitter eines einzelnen Instruments entspricht. Außerdem umfasst es einen High-Speed-Datenpfad, um Signale von Erweiterungseinheiten in die Master-Einheit für die Analyse zu übertragen. Da jedes Oszilloskop seine erfassten Signale selbst verarbeitet, werden nur vollständige Signale an die Master-Einheit geschickt und die Leistungsfähigkeit bleibt so auch bei mehreren Kanälen erhalten.

Typischer Messaufbau bei einem 70-GHz-Test.

Typischer Messaufbau bei einem 70-GHz-Test.Tektronix

Ein oder zwei Kanäle

Das DPO70000SX bietet zudem die Flexibilität, einen Kanal mit 70 GHz und 200 GSamples/s oder zwei Kanäle mit je 33 GHz und 100 GSample/s zu nutzen. Die verfügbaren Doppelgerätesysteme synchronisieren zwei DPO70000SX-Einheiten. Eine zusätzliche DPO7AFP-Fernbedienung ermöglicht eine direkte Steuerung der Instrumenteinstellungen und damit die gleiche Bedienung wie bei einem eigenständigen Oszilloskop – für ein Einzelgerät oder eine Mehrgeräte-Konfiguration.

Statt den kleinen Bildschirmen des Oszilloskops direkt zu verwenden, arbeiten Anwender besser an einem großen TFT.

Statt den kleinen Bildschirmen des Oszilloskops direkt zu verwenden, arbeiten Anwender besser an einem großen TFT.Tektronix

Die DPO70000SX-Oszilloskope sind ab sofort weltweit bestellbar, wobei Exportbeschränkungen für bestimmte Länder bestehen. Die 70-GHz-ATI-Geräte sind ab 250.000 € und Zwei-Einheiten-Systeme ab 381.000 € erhältlich. Außerdem ist eine 33-GHz-Einheit ohne ATI verfügbar, die ab 226.000 € und als Zwei-Einheiten-System ab 295.000 € erhältlich ist. Der Anwenderkreis dieser High-End-Oszilloskope ist durchaus überschaubar. Tektronix sucht die Kunden hierfür vor allem in optischen High-Speed-Netzwerken (400G und darüber hinaus) sowie der Grundlagenforschung, etwa in Teilchenbeschleunigern, aber auch in der Analyse breitbandiger Signale wie in Radar-Systeme.