Фильтрация или шум?

Бен Зарлинго (Ben Zarlingo)

Вообще-то я не люблю шум, но бывают исключения

Шум является фундаментальным явлением природы и никогда не исчезает. Кроме того, я уже отмечал, что в некоторых случаях шум может быть полезен – и вот пришло время описать такой случай.
Несколько лет назад мой коллега работал в САПР Keysight Advanced Design System (ADS) над созданием сигналов WiMAX MIMO с полосой 10 МГц, имеющих некоторые искажения. Сначала он внёс затухание в один передатчик, и когда обнаружил, что это практически не повлияло на качество модуляции, он добавил в один канал полосовой фильтр с полосой пропускания 2 МГц, как показано ниже.

Моделирование двухканального сигнала MIMO 10 МГц с дополнительным полосовым фильтром 2 МГц в одном канале в САПР ADS

Фильтр, вырезающий значительную часть полосы канала, наверняка должен был нарушить работу демодулятора. Сравнив спектры обоих каналов, он получил разительно отличающиеся результаты.

Спектр двух моделируемых сигналов WiMAX с полосой 10 МГц. Нижний спектр изменен полосовым фильтром 2 МГЦ.

И вся эта фильтрация в одном канале практически не сказалась на качестве модуляции! ПО VSA, которым он пользовался, как неотъемлемым элементом модели, показала влияние фильтра на спектр и на частотную характеристику канала, но демодуляции это никак не повредило.

Коллега прислал запись сигнала мне, и я получил те же результаты в ПО VSA на собственном компьютере. Тогда я сказал ему, что он может добиться результата, добавив в сигналы немного шума.
Такой метод решения проблемы может показаться странным, но в данном случае модель не соответствовала действительности в плане реакции на сильную фильтрацию канала. Неожиданный результат был связан с тем, что моделируемые сигналы не содержали шумов, и поэтому корректор демодулятора мог идеально скомпенсировать внесённые фильтром искажения, сколь велики бы они ни были.
Во многих аспектах эта ситуация была противоположна адаптивной коррекции, применяемой в реальных ситуациях с высоким уровнем шумов, и я уже предупреждал, что надо быть осторожней с желаниями. Если шума нет, то сигнал можно корректировать сколько угодно без пагубных последствий.
Конечно, «мир без шумов» – это не тот мир, в котором мы живём, и для которого проектируем, и, как бы я ни хотел этого избежать, я вынужден признать, что в некоторых случаях и от шума бывает польза.
Шуму можно найти и другие применения, которые тоже обладают этим магическим притяжением. Так что я наверняка вскоре об этом напишу.

Руководство по подключению приборов Keysight к ПК

   Доброго времени суток, уважаемые коллеги.

   В данной статье я хочу рассмотреть процедуру, которая рано или поздно понадобится любому инженеру, а именно - подключение контрольно-измерительного оборудования к персональному компьютеру. Цели подключения могут быть разными - от автоматизации тестирования до пост-обработки собранной информации. Но все эти цели объединяет одно - никто не хочет тратить много времени на то, чтобы "подружить" прибор и ПК, всем необходимо как можно быстрее установить соединение и начать решать поставленную задачу.
  Данное руководство применимо ко всем приборам производства Keysight Technologies: анализаторам спектра, осциллографам, анализаторам цепей, генераторам, анализаторам коэффициента шума, измерителям мощности, мультиметрам, частотомерам, источникам питания, характериографам и т.д.

Соединение разъёмов СВЧ и миллиметрового диапазона

Бен Зарлинго (Ben Zarlingo)

Карлики и великаны

Даже если у вас очень хорошее зрение – вот у меня нет – вам будет трудно определить типы многочисленных разъёмов, которые можно найти на столе инженера, работающего с СВЧ приборами. Это потому, что частоты очень высоки, а размеры очень малы! Точность и воспроизводимость измерений на этих экстремальных частотах даются нелегко и недёшево, поэтому очень важно правильно выполнить все соединения.
К тому же, если всё делать правильно, то можно избежать затрат и неудобств, связанных с повреждением разъёмов. Механическая конструкция разъёмов позволяет избежать серьёзных повреждений при сопряжении, но иногда этих мер оказывается недостаточно, и вы рискуете, например, не затянуть гайку.

Совместимость разъемов

Множество возможных вариантов сопряжения можно описать двумя предложениями:

• Разъёмы SMA, 3,5 мм и 2,92 мм (“K”) механически совместимы, и их можно соединить.
• Разъёмы 2,4 мм и 1,85 мм совместимы друг с другом, но не с разъёмами SMA/3,5 мм/2,92 мм.

Компания Keysight предлагает удобную таблицу совместимости. Вот её фрагмент:

Таблица совместимости разъёмов СВЧ и миллиметрового диапазона. Цветом показано, какие типы разъёмов можно соединять между собой без механических повреждений.

Исключение механических повреждений очень важно, однако, нельзя упускать из вида и технические характеристики, что не менее актуально для радиоинженера. Нашей целью является оптимизация характеристик там, где это важно, а СВЧ и миллиметровый диапазон требует здесь особого внимания.
Например, сопряжение разъёмов разного типа, даже если они механически совместимы, непосредственно влияет на согласование (потери на отражение) и однородность импеданса. Сопряжение разъёмов влияет на точность и воспроизводимость измерений амплитуды, примеры чего приведены в мартовском номере журнала Microwave Journal за 2007 год в статье Совместимость разъёмов SMA, 3,5 мм и 2,92 мм.
Причём соединение разъёмов разного типа – это лишь одна из многочисленных проблем, с которыми вы столкнётесь. На первый взгляд кажется, что нет такого места, куда бы можно было без проблем передать сигналы миллиметрового диапазона. Любые разъёмы, переходники и даже просто кабели в той или иной степени влияют на сигнал, а выявление проблем недостаточно качественных соединений весьма затруднительно.
Даже рекомендованные здесь защитные переходы добавляют влияние ещё одного электрического и механического интерфейса. И как всегда, речь идёт об оптимизации компромиссов, что, впрочем, спасает инженеров от безработицы.
Один из методов избавления от компромиссов, связанных с разъёмами, заключается в устранении переходников за счёт применения кабелей, отличных от традиционных кабелей с вилками на обоих концах. Кабели могут заменить защитные переходы и упростить соединения, особенно если вы делаете их не часто.
Тщательно учитывайте также длину и качество кабеля. Хорошие кабели могут дорого стоить, но при этом окажутся самым недорогим способом повышения точности и воспроизводимости измерений.

NMD разъемы

И наконец, что вы скажете о тех огромных разъёмах, которые применяются в некоторых анализаторах цепей и осциллографах? Для их закручивания применяется 20 мм стандартный или специальный ключ. На некоторых разъёмах не видно резьбы, но металла в них всё равно хватает. Вот два примера:

Розетка и вилка разъёмов NMD – разъёмов миллиметрового диапазона повышенной прочности. Большие габариты обеспечивают прочность и стабильность характеристик.

Они спроектированы так, чтобы быть совместимыми с обычными разъёмами того же типа, или использоваться в качестве защитных переходов, как правило, переходов розетка-розетка. С этими разъёмами выпускаются также удлинители измерительных портов и прочие кабели.

Если вы хотите чем-то украсить стену возле своего контрольно-измерительного оборудования, то в компании Keysight можно получить полезную таблицу усилий затяжки и размеров ключей.