Erstes Echtzeit-Oszilloskop knackt 60-GHz-Marke mit der Silizium-Technologie

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Signal wird aufgeteilt und wieder zusammen gesetzt

Mit der selbstentwickelten und patentierten LeCroy-Technologie DBI lässt sich die reine Silizium-Bandbreite verdoppeltn oder sogar verdreifachen. Dazu wird das zu messende Signal mit hoher Bandbreite in mehrere Pfade mit geringerer Bandbreite aufgesplittet wird. Erfasst wird das Signal mit der Silizium-Chiptechnologie und anschließend mit Hilfe von Digital Signal Processing (DSP) wieder in ein Signal mit hoher Bandbreite zusammengesetzt wird.

Die Abtastrate und der Erfassungsspeicher werden entsprechend der Bandbreite auch verdoppelt oder verdreifacht. Mit DBI sind Echtzeit-Bandbreiten möglich, die weit über der Bandbreite der eingesetzten Chips liegen. Sie ist daher für Firmen unumgänglich, die Spitzentechnologien testen müssen.

Im LabMaster 10Zi mit 60 GHz ist die 7. Generation der DBI-Technologie verbaut. Erreicht wird fast eine Verdoppelung des 4-Kanal 36-GHz-Erfassungsmoduls mit 2 Kanälen à 60 GHz, 160 GS/s und bis 1024 Mpts/Kanal Analysespeicher.

Master-Steuereinheit und Erfassungsmodule sind getrennt

Die modulare Oszilloskop-Architektur trennt die Signalerfassung von Display, Steuerung und Verarbeitungsfunktionen. Die Master-Steuerungseinheit (MCM-Zi) besteht aus Display, Steuerung, ChannelSync Architektur und einer leistungsstarken CPU der Server-Klasse. Die Erfassungsmodule auf Basis von 8HP SiGe und DBI erlauben eine Silizium-Bandbreite von 36 GHz und bis zu 60 GHz auf zwei Kanälen.

Ein LabMaster 10Zi Master Steuermodul und ein LabMaster 10Zi Erfassungsmodul arbeiten wie ein 4-Kanal-Oszilloskop mit 36 GHz oder ein 2-Kanal-Oszilloskop mit 60 GHz und 4x 36-GHz-Oszilloskop.

Durch die ChannelSync-Technologie lassen sich bis zu fünf Erfassungsmodule synchronisieren. Das sind bis zu 20 Kanäle mit 36 GHz und 10 Kanäle mit 60 GHz.

Bandbreite von 36 GHz mit vier Kanälen des Oszilloskops

LeCroy bietet den LabMaster 10Zi mit 4x 36-GHz-Silizium-Bandbreite in einem Erfassungsmodul an – der Anwender erhält die doppelte Anzahl an Kanälen zum gleichen Preis wie Wettbewerbs-Modelle mit 32 oder 33 GHz. Mit der Bandbreite von 36 GHz sind Messungen möglich, die unter 10 ps Anstiegszeit_20-80% liegen. Zusätzlich bietet die Geräteserie ein Jitter-Grundrauschen von 100 fs_rms und es erfasst die fünfte Harmonische eines seriellen 14,4 GBit/s-Datensignal.

Dank der vier Kanäle mit maximaler Bandbreite lassen sich Fehler beispielsweise bei Übersprechproblemen in multiplen seriellen Datenspuren vermeiden oder es lassen sich sowohl der Takt als auch das Differenzsignal für serielle Daten wie Quick Path Interconnect (QPI) erfassen.

Auch bei der High Speed Serial I/O-Technologie SERDES kann das Laboroszilloskop zum Standard in Entwicklungslaboren werden. Auch das aktuelle Thema Cloud Computing erfordert die schnelle Entwicklung von 28 GBaud (112 Gb/s) DP-QPSK Optical-Coherent-Modulation-Systemen. Für einen Test mit 28 GBaud ist der LabMaster 10Zi mit 4x 36 GHz ideal geeignet und ist dabei nur halb so teuer wie Lösungen aus zwei kombinierten Oszilloskopen mit Bandbretein von 32/33 GHz, die zudem nicht optimal synchronisiert sind.

Das Oszilloskop erfasst die vierte Harmonische mit 60 GHz

Jitter-Untersuchnungen mit 28 bis 32 GBit/s an SERDES-Signalen werden mit dem LabMaster und 50 GHz vorgenommen. Diese Oszilloskope bieten deutlich mehr Bandbreite und erlauben es, die dritten Harmonischen eines 28 GBit/s NRZ-Signals anzuzeigen. Mit 60 GHz lassen sich sogar die vierten Harmonischen dieser Signale erfassen.

Aktuell wird an >56 GBaud (224 Gb/s) DP-QPSK und 16-QAM-Optical-Coherent-Modulation-Systemen geforscht. Hier kann der LabMaster als 2- oder 4-Kanal-System mit einer Bandbreite von 60 GHz Messungen an den schnellsten derzeit möglichen Übertragungsraten dienen, die bei nahezu 125 GBaud (500 GBit/s) für DP-QPSK oder 1 TBit/s für 16-QAM liegen. Die höchste Abtastrate im Markt von 160 GS/s ist perfekt für die Erfassung von extrem schnellen phasen-modulierten Signalen.

Optische Kommunikationssysteme der nächsten Generation

Bei optischen Übertragungsystemen über 1 TBit/s werden zwar kleinere Übertragungsraten eingesetzt, dafür aber Multiplexing wie MIMO oder OFDM verwendet. Daher benötigen diese Übertragungssysteme mehr als vier Erfassungskanäle.

Mit den modularen LabMaster-Oszilloskopen mit bis 20 Kanälen und 36 GHz und 10 Kanälen mit 60 GHz lassen sich optische Kommunikationssysteme entwickeln, was ohne solche Messgeräte nicht möglich ist.

Um die neue Technologie anderen Industriezweigen nutzbar zu machen, sollen Modelle mit einer Silizium-Bandbreite von 25 und 30 GHz auf den Markt gebracht werden. Hier sollen beide Oszilloskope mit 80 GS/s Abtastrate pro Kanal ausgestattet sein.

Alle Module lassen sich einfach nachrüsten und mit weiteren Kanälen oder mehr Bandbreite ausrüsten. Kunden von bestehenden LabMaster-Modulen können die Module, Software- und Hardware-Optionen, Tastköpfe und anderes Zubehör kombinieren.

* * Guido Wolf ist Marketing Manager EMEA bei LeCroy in Heidelberg.

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