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Oszilloskop-Messtechnik, Teil 5 Eine Echtzeit-Bandbreite von 100 GHz ist ein Rekord

Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Pünktlich zur electronica 2014 stellte der Messtechnik-Spezialist Teledyne LeCroy sein neues Flaggschiff vor: Den LabMaster 10-100Zi mit einer Echtzeit-Bandbreite von 100 GHz. Zudem bietet das Gerät eine Abtastrate von 240 GS/s.

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Echtzeit-Bandbreite von 100 GHz und eine Abtastrate von 240 GS/s: Der LabMaster 10-100Zi von Teledyne LeCroy stellt einen neuen Rekord auf.
Echtzeit-Bandbreite von 100 GHz und eine Abtastrate von 240 GS/s: Der LabMaster 10-100Zi von Teledyne LeCroy stellt einen neuen Rekord auf.
(Teledyne LeCroy)

Die 100-GHz-Technik wurde erstmals im Juli 2013 der Öffetnlichkeit gezeigt und 2014 schon auf den Schlüsslmessen DesignCon, OFC und ECOC ausgestellt. Die Technik im LabMaster 10-100Zi ermöglicht es erstmalig, auch die schnellsten Phenomäne zu analysieren und zu verstehen, mit denen Forscher und Entwickler bei der Entwicklung von Kommunikationssystemen der nächsten Generation konfrontiert sind.

So setzte das Messgerät der Kommunikationshersteller Alcatel-Lucent ein, um einen Coherent Optical Receiver mit großer Bandbreite vorzustellen und der in der Lage ist, ein QPSK-Signal mit 160 GBaud zu erfassen.

„Da wir an neuen Wegfen arbeiten, um die Datenmenge zu erweitern, die in zukünftigen optischen Kommunikations-Netzwerken übertragen werden kann, haben wir den Prototyp eines Systems mit Rekordgeschwindigkeit 160 GBaud QPSK vorgeführt. Die 100-GHz-Bandbreite und 240-GS/s-Abtastrate waren ein Schlüssel zur erfolgreichen Herstellung dieses Systems“, sagt Dr. Peter Winzer von Bell Labs, dem Industrieforschungs-Ableger von Alcatel-Lucent. „Wir sind sehr froh darüber, dass Teledyne LeCroy die Oszilloskop-Technik soweit gebracht hat, dass die Bandbreite nicht mehr der begrenzende Faktor in unserer Forschung darstellt. Es übertriftt sogar die Bandbreite der Transmitter und O/E-Konverter in unserem Receiver.”

Ein Oszilloskop für die schnellsten Signale

Einsatzszenarien für das Hochleistungsscope gibt es viele: Ob man an Kommunikationstechniken arbeitet, die Bitraten im Terrabit-Bereich ermöglichen, die schnellsten und kraftvollsten Laserpulse analysiert oder an der Datenübertragung mit extrem schnellen NRZ- oder PAM4-Signalen. Der LabMaster 10-100Zi basiert auf der modularen Plattform des LabMaster 10 Zi. Mehrere Erfassungsmodule des LabMaster 10 Zi werden mit dem Master-Steuermodel betrieben und ermöglichen bis zu 20 Kanäle mit je einer Bandbreite von 100 GHz.

Der LabMaster 10-100Zi kann mit Software Paketen ausgestattet werden, die nahtlos in das Oszilloskop integriert sind. Die schnellsten Signale erfordern meistens benutzerdefinierte Analysen. Aus diesem Grund ist der LabMaster 10-100Zi serienmässig mit dem XDEV Paket ausgestattet, das es ermöglichst, individuelle MATLAB Skripte direkt ins Gert zu integrieren. Für die komplette Analyse von komplexen kohärent-optischen Signalen steht ein spezielles Paket zur Verfügung. Signale wie DP-QPSK und DP-16 QAM lassen sich mit der LinQ-Optical-Modulation analysieren. Und mit dem Paket SDAIII-CompleteLinQ lassen sich Augendiagramme, Jitter und Rauschen auf bis zu 4 Kanälen gleichzeitig analysieren und auswerten.

Schnelle Phänomene erfassen und charakterisieren

Um Phänomene, die mit den kürzesten Zeitskalen auftreten, wissenschaftlich zu untersuchen, sind schnelle Digitalisierungsgeschwindigkeiten notwendig. Bei 240 GS/s werden Daten mit Zeitintervallen von 4,17 ps erfasst. Das ist bis zu 50% schneller als der schnellste Digitizer auf dem Markt. Für Nutzer von Mehrkanal-Lösungen stellt die patentiere ChannelSync-Architektur des LabMaster 10 Zi sicher, dass die Kanäle hoch synchron sind: <130 fs Kanal-zu-Kanal Jitter.

Telekommunikations-Unternehmen investieren mit Hochdruck in die Entwicklung von Coherent-Optical-Technik mit QPSK- und QAM-Schemata. Um die Effizienz von Formaten wie DP-QPSK und DP-16QAM zu untersuchen, werden High-Speed-Digitizer benötigt. Demodulierte I-/Q-Signale lassen sich mit der Optical-LinQ-Software untersuchen. Alternativ auch offline mit benutzerdefinierten Skripten, die im Oszilloskop ablaufen.

Die Optical-LinQ-Software wurde zusammen mit Coherent Solutions Ltd entwickelt. Sie führt eine komplette optische Modulationsanalyse mit dem Oszilloskop durch. Die Option analysiert I/Q-Signale vom Receiver des Anwenders. Zudem enthält die Software eine Bibliothek aus Algorithmen für die Wiederherstellung von I/Q-Signalen, die im Anschluss mit einer Reihe von Darstellungsarten und Messungen analysiert werden können. Ein LabMaster 10 Zi Oszilloskop, ein Coherent Solutions QScope-RT-Receiver und die Optical-LinQ-Software stellen eine komplette OMA-Lösung dar.

Benutzerdefinierter MATLAB-Code

Mit verschiedenen benutzerdefinierten MATLAB-Skripten lassen sich Funktionen in die bestehenden mathematischen Abläufe integrieren oder als neue Funktionen in Optical-LinQ ergänzen, um Daten schon bei der Erfassung direkt zu analysieren. Eigener Code für DSP lässt sich in Echtzeit anwenden, um anschließend die Analyse in Augendiagramme, Konstellationsdiagramme und parametrsche Messungen umzusetzen. Es ist auch möglich, die MATLAB-Analyse offline durchzuführen. Die Daten können einfach über eine Fernsteuerung oder die Hochgeschwindigkeits-Schnittstelle LSIB auf einen PC übertragen werden.

Der LabMaster 10-100Zi ist ab sofort bestellbar und ist ab 868.000 Euro erhältlich.

Oszilloskop-Messtechnik – die Serie

(ID:43059066)

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