Medelvärdesbildning med hjälp av digital signalbehandling är en känd metod för att öka signal/brusförhållandet. Spectrum Instrumentation GmbH ger nya möjligheter med ny programvara till sina digitaliseringskort. Nu blir det möjligt att signalbehandla även längre förlopp med medelvärdesbildning.

Hittills har det funnits tre val:
* Att använda ett oscilloskop med möjlighet till medelvärdesbildning.
* Att komplettera en PC med ett kort för digitalisering (A/D-omvandlare) och låta den inbyggda processorn sköta signalbehandlingen.
* Att anskaffa ett digitaliseringskort med inbyggd signalbehandling i FPGA-teknik.

Svagheten hos dessa tre ligger i svårigheten att  medelvärdesbilda längre förlopp.

Oscilloskop har ofta bara 8 bitars upplösning, vilket ger lågt signal/brusförhållande.  Den inbyggda beräkningskapaciteten, liksom minneslängden, är begränsad.

Snabba digitaliseringskort har ofta mycket högre upplösning i A/D-omvandlaren och ett större minne. Flaskhalsen ligger dock ofta i att överföra data till den värdprocessor som skall utföra medelvärdesbildningen.

I kort med inbyggd FPGA bygger ofta på stora och dyrbara FPGA-kretsar för att kunna klara även måttligt stora vågformer. De klarar därför ofta bara begränsade inspelningslängder.

Passar två kortserier
Det programpaket som nu Spectrum Instrumentation lanserar kan ta hand om även långa vågformer. Det arbetar tillsammans med företagets digitaliseringskort i serierna M4i och M2p.

M4i-serien kan sampla med 5 GSa/s och upp till 8 bit upplösning, 500 MHz med 14 bit upplösning eller 250 MSa/s med 16 bit upplösning.

Alltså: Medelvärdesbildning resulterar generellt sett i högre upplösning (fler bitar) på bekostnad av bandbredden.

M2p-korten kan samplas från 20 MSa/ till 125 MSa/s med 16 bit upplösning och 8 kanaler per kort.

Sömlös signalbearbetning
Eftersom data portas direkt till ett GPU-kort , genom en RDMA-process och utan inblandning av någon värdprocessor, kan medelvärdesbildning göra på flera sekunder långa signaler utan att någon händelse missas.

Ett M4i.4451-x8 digitaliseringskort med 14 bit upplösning kan göra detta med fyra signaler upp till 450 MSa/s. Kortet har arbetsmoder för triggning, datainsamling och utläsning för att kunna ta hand om signaler även när triggerhastigheten är extremt hög. Spectrum Instrumentation menar att man kan göra medelvärdesbildning i full hastighet även om man bara använder enklare GPU-kort, detta till skillnad från FPGA-lösningar som kräver kretsar med högsta prestanda.

Programpaketet för medelvärdesbildning från Spectrum Instrumentation ingår i drivrutinerna SCAPP och där ingår RDMA (remote direct memory access) som sköter dataöverföringen från digitaliserare till GPU som körs på LINUX. Alternativt sker överföringen till CPU i Windowsbaserade system.

Medelvärdesbildning av insamlade vågformer kan väsentligt förbättra signal/brusförhållandet  hos exempelvis masspektrometrar, lidar, sonar, radar, radioastronomi, smalbandskommunikation (militära system och amatörradio) och biomedicin.

1989 grundades Spectrum Systementwicklung Microelectronic GmbH. Under 2017 bytte verksamheten namn till Spectrum Instrumentation GmbH.

Filed under: Utländsk Teknik