Generare segnali complessi

Periodo di grandi annunci per Tektronix, le cui strategie e il cui catalogo si stanno plasmando sulla base dei trend che accompagnano lo sviluppo dell’era digitale. Secondo la società i numeri parlano chiaro. Oltre 50 miliardi di dispositivi connessi a Internet previsti per il 2020; 2 miliardi di telefoni venduti nel mondo lo scorso anno; un mercato globale di oltre 100 milioni di dollari solo per quanto concerne gli accessori wireless: tutto questo testimonia quanto sia forte il desiderio e la spinta dei consumatori di poter vedere la tecnologia senza fili disponibile ovunque. A ciò fa riscontro la continua domanda di banda, con numeri impressionanti. In questo contesto di mobilità, sarà sempre più significativa la crescita dei contenuti video, che quadruplicheranno nell’arco del prossimo quinquennio comportando un aumento degli abbonati ai servizi Iptv del 18%. Le tendenze segnalate da Tektronix rappresentano degli elementi concreti che si stanno ripercuotendo su tutta la catena di sviluppo dei prodotti elettronici, tanto più sulle attività di test e misura che si svolgono in laboratorio, sulle linee di produzione e on-site. In campo elettrico, sarà sempre più forte la domanda di soluzioni capaci di crescere rapidamente seguendo lo sviluppo tecnologico. Architetture quali ad esempio Mimo (Multiple-input and multiple-output), Wimax, o semplicemente l’avvento di standard nuovi e complessi, hanno reso evidente quanto l’attuale strumentazione fatichi a tenere il passo con l’evoluzione. Lo stesso vale nel settore militare, dove gli specialisti fanno sempre più fatica a gestire ambienti Rf dinamici e complessi che rendono difficile individuare, replicare e misurare il “segnale di interesse”. Nel mercato pubblico, l’esigenza sarà quella di adottare delle soluzioni commerciali più economiche e flessibili, sia sul campo sia in laboratorio. Nel campo della ricerca, i limiti raggiunti dalle attuali soluzioni in termini di costo, fedeltà, latenza e scalabilità stanno spingendo gli scienziati ad adottare piattaforme di elaborazione quantiche, le cui vendite secondo le previsioni toccheranno i 26 miliardi di dollari entro il 2020.

Fedeltà dei segnali

Da questa serie di considerazioni nasce il nuovo generatore di forme d’onda arbitrarie AWG5200 presentato in questi giorni da Tektronix. Lo strumento abbina alla scalabilità e all’elevata fedeltà dei segnali un prezzo competitivo in grado di soddisfare le esigenze di numerosi settori, tra cui progettazione di sistemi di guerra elettronica, radar, collaudo e ricerca avanzata. Il nuovo AWG5200 si distingue per una serie di caratteristiche finora non disponibili all’interno di un singolo strumento. Tra queste spiccano velocità di campionamento di 10 GS/s, risoluzione di 16 bit, generazione diretta fino a 3 GHz e versioni da 2 a 8 canali con supporto per la sincronizzazione di più unità. Dotato di touchscreen da 6,5 pollici e di hard disk estraibile, lo strumento offre un’elevata flessibilità nella generazione delle forme d’onda e la possibilità di supportare un’ampia gamma di standard e di tecniche di modulazione digitali. L’AWG5200 permette inoltre di ridurre gli oneri di gestione in tutte quelli situazioni dove è richiesta la generazione di molteplici segnali complessi grazie a un costo di circa 11.000 dollari per canale (versione a 8 canali). La nuova proposta intende indirizzare uno dei principali problemi dei ricercatori e dei progettisti che operano nel settore della radiofrequenza: la generazione dei segnali complessi. Secondo Tektronix, i generatori Awg ad alte prestazioni potenzialmente in grado di soddisfare le sempre più complesse esigenze sono costosi, mancano di flessibilità e in molti casi non sono in grado di garantire le doti di scalabilità e fedeltà necessarie. Il nuovo AWG2500 è il primo generatore di segnali in grado di risolvere questi problemi grazie all’elevata fedeltà nella generazione dei segnali, alla scalabilità intrinseca e al costo sensibilmente inferiore rispetto alle architetture basate su decine di singole unità che, tra l’altro, devono essere opportunamente coordinate per poter operare in sinergia. Il nucleo centrale del nuovo AWG5200 è rappresentato dai convertitori D/A ad alte prestazioni ottimizzati in termini di velocità e risoluzione. Grazie a questi convertitori, lo strumento è in grado di generare direttamente segnali estremamente dettagliati per sistemi Rf/Ew, come pure i complessi treni di impulsi utilizzati nel campo della ricerca avanzata. La risoluzione verticale a 16 bit dei convertitori Dac, assegna all’AWG5200 il ruolo di miglior generatore di forme d’onda arbitrarie integrato: le alternative disponibili, infatti, sono caratterizzate da una risoluzione di 14 bit.

Radar e guerra elettronica

Per stimolare i ricevitori i progettisti di componenti e sistemi per radar e per guerra elettronica richiedono la generazione di segnali ad alta fedeltà e sincronizzati tra loro su più canali. Il generatore mette a disposizione 8 canali indipendenti con un disallineamento migliore di 10 ps. Ciascun canale di AWG5200 ha percorsi di uscita indipendenti, amplificazione individuale, messa in sequenza separata, conversione verso l’alto e memoria dedicata, e può essere controllato in modo indipendente senza dar luogo a fenomeni di diafonia o limitare le prestazioni a livello di canale. Tutti i canali condividono un clock comune ma gli utenti hanno la possibilità di utilizzare un clock di riferimento esterno. Tali caratteristiche fanno dell’AWG5200 una sorgente ideale per generare i complessi scenari tipici del mondo reale, collaudare sistemi di tipo “phased array”, simulare oggetti di interesse o sostituire apparecchiature più datate con una soluzione di tipo commerciale. I progettisti possono inoltre sfruttare una libreria di plug-in per generare forme d’onda, forme d’onda con pre-distorsione per ottenere le migliori prestazioni o automatizzare i collaudi utilizzando gli script di Matlab.

Elaborazione quantistica per la ricerca avanzata

La generazione dei segnali sta assumendo un’importanza sempre maggiore in un’ampia gamma di applicazioni di ricerca avanzata, tra cui elaborazione quantistica, sviluppo di micro/nano tecnologie, biomedicina e fisica. I generatori di segnali ad alte prestazioni finora disponibili, oltre a essere molto costosi e privi di flessibilità, spesso non sono in grado di soddisfare i requisiti necessari in termini di fedeltà, latenza e sincronizzazione. Per cercare di risolvere questi problemi alcuni ricercatori hanno optato per apparecchiature proprietarie. Tali apparecchiature evidenziano parecchi svantaggi, tra cui assenza di calibrazione, instabilità e mancanza di supporto. Senza dimenticare il fatto che nessuna delle alternative al momento disponibili può essere ampliata senza incorrere in costi aggiuntivi. Nel settore dell’elaborazione quantistica, ad esempio, la scalabilità è un requisito chiave in quanto i ricercatori devono avere la possibilità di inviare decine di segnali sincronizzati ai core di elaborazione quantistici. Ciascun AWG5200 può essere equipaggiato di serie con un massimo di 8 canali sincronizzati. Per garantire un maggior livello di scalabilità, è possibile sincronizzare più unità in modo da rendere disponibile un numero pressoché illimitato di canali. Grazie alla riduzione del tempo e dell’impegno richiesti per soddisfare i requisiti di scalabilità, i ricercatori possono focalizzare l’attenzione sull’iterazione dei loro progetti in modo da accelerare lo sviluppo di tecnologie e soluzioni innovative.

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