¿Cómo se prueban los circuitos de alta velocidad si no existe el equipo de prueba?

Para tener cierta perspectiva, considere que las señales ópticas todavía tienen una frecuencia demasiado alta para muestrear y medir el campo eléctrico instantáneo, pero todavía hay muchos tipos diferentes de mediciones que podemos hacer en una señal óptica.

• Con un sensor de potencia (un fotodiodo o incluso un LDR) podemos medir la potencia de la señal.

• Con un prisma o rejilla de difracción podemos construir un espectrómetro y obtener una idea aproximada del espectro y/o ancho de pulso de la señal.

• Con un interferómetro podemos mezclar la señal óptica con una versión retardada de sí misma y medir el tiempo de coherencia (ancho de banda) de la señal con una resolución de quizás gigahercios.

• Con un oscilador local sintonizable (láser), podemos incluso mezclar la señal y medir su espectro con un analizador de espectro de RF, obteniendo una resolución de 100 kHz.

Todas estas medidas tienen análogos en el régimen de microondas y los ingenieros de microondas las usaban o podían usarlas antes de la llegada de los osciloscopios de varios gigahercios.

Hace mucho tiempo, confiaban en la velocidad de los diodos de Gunn para muestrear la forma de onda de la señal de entrada con una duración de pulso de control para que la diferencia de frecuencia pudiera mostrarse en un osciloscopio de base de tiempo lento. Si la duración de la muestra fue lo suficientemente corta como para capturar solo el punto en una forma de onda recurrente, la forma de onda se conservó.

Los diodos de Gunn fueron útiles ya que tenían una resistencia negativa baja, por lo que una vez activados, acelerarían y mantendrían el resultado una vez que se agotara la carga de polarización.

La clave para la recepción de una frecuencia más alta que la que se puede observar o detectar es utilizar la conversión descendente de imágenes a una frecuencia IF útil o directamente a la banda base que depende de la eficiencia de conversión, el nivel de potencia y la SNR.

Métodos como interferometría, detectores de diodos, muestreadores pulsados, donde el armónico de la frecuencia de muestreo tiene suficiente energía armónica en la banda de interés.

Mezcladores no lineales como; Unión Josephson de borde escalonado de "alta temperatura", varicaps, diodos de GaAs y varactores de heterobarrier (HBV) o bomba óptica con tiempos de subida extremadamente rápidos desde pequeños espacios de arco de gas inerte.

Estos osciloscopios de conversión descendente con aliasing se denominaron osciloscopios de muestreo. (pero solo útil para ondas repetitivas)

Otras lecturas

Los osciloscopios 'suficientemente rápidos' son un truco para mostrar señales que varían en el tiempo, pero no son el único truco. Un oscilador de 1 GHz, por ejemplo, calentará una resistencia. También resonará con una longitud de cavidad de aproximadamente 120 mm (que se puede determinar detectando el calentamiento de las resistencias). La combinación se llama un 'medidor de onda'.

Un medidor de ondas crudo es un trozo de alambre colocado en un plato de papel, en un horno de microondas. La longitud correcta de cable (aproximadamente dos pulgadas) se calienta mucho más y quema la placa a un color más oscuro que otras longitudes de cable.

Puede saber la frecuencia, sin un 'contador de frecuencia', de la luz usando una rejilla de difracción (un CDROM en blanco tiene 1 hora de tiempo de reproducción, a 1 revolución por segundo, por lo que puede medir la banda con una regla y usarla para difractar un rayo láser...) y medir la longitud de onda, por lo tanto (conociendo la velocidad de la luz) la frecuencia.

Si tiene una onda no sinusoidal, aparecerán TODOS los diversos armónicos y, con un poco de cuidado en la medición, se pueden identificar las ondas cuadradas y triangulares.

La mayoría de la gente no llamaría a ese CD en blanco un "instrumento de medición", pero hace el trabajo. Simplemente no es conveniente y está precalibrado. Tampoco lo es el plato de papel en el horno de microondas (y si valoras el sabor de tu comida, debes limpiar los subproductos ahumados).

Hay muchas maneras de analizar el dispositivo de terrahercios, siempre que uno no esté demasiado interesado en la información precisa del dominio del tiempo. Siempre puede usar un mezclador/convertidor descendente y realizar la digitalización y el análisis en el dominio de la frecuencia.

Una empresa llamada Virginia Diode produce este mezclador.