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05/04/2017

Una ayuda para que los ingenieros diseñen, simulen y midan ondas milimétricas con éxito


Una ayuda para que los ingenieros diseñen, simulen y midan ondas milimétricas con éxito

A medida que los desarrolladores se adentran en la banda de frecuencia de las ondas milimétricas, es fácil caer en la trampa de subestimar las dificultades que surgen en el diseño, la simulación, la medida y el análisis. Y es que el comportamiento de las ondas a 30 GHz, 300 GHz o 1 THz es muy distinto al de las señales en la banda base, RF o microondas. Por ejemplo, a las respectivas longitudes de onda de 10 mm, 1 mm o 0,3 mm, las señales experimentan unas pérdidas por propagación sustanciales, especialmente en las frecuencias resonantes de las moléculas de oxígeno, agua y dióxido de carbono. Además, los retos inherentes a estas circunstancias dificultan la generación de energía, por lo que cada vez resultará más complicado realizar medidas calibradas y obtener resultados de utilidad. Los ingenieros que se enfrentan a estas dificultades confían en que los fabricantes de equipos de pruebas les ayuden en sus esfuerzos con herramientas que faciliten el acceso a medidas precisas y repetibles a frecuencias cada vez más altas y anchos de banda más amplios. Facilitar el avance de los pioneros forma parte de la identidad de Keysight Technologies, cuyos últimos lanzamientos están ayudando a los desarrolladores a obtener los resultados buscados a 110 GHz y más allá. Actualmente, Keysight es el mayor innovador del sector en la comercialización de herramientas para simulación, prueba y análisis a frecuencias de ondas milimétricas.

Trabajar donde convergen la tecnología y la demanda

La tecnología de ondas milimétricas lleva décadas utilizándose, especialmente en aplicaciones aeroespaciales, de defensa y de tráfico de regreso, donde los beneficios justificaban los altos costes de desarrollo, fabricación y soporte. En los últimos años, los avances en la fabricación de dispositivos de ondas milimétricas han ido reduciendo los costes de los dispositivos de frecuencia extremadamente alta (EHF), haciendo que resulten más viables para aplicaciones comerciales y de consumo. Por ejemplo, los desarrolladores de tecnología de semiconductores complementarios de óxido metálico (CMOS) han producido dispositivos con una fT de más de 500 GHz y algunos de ellos pretenden llevar esta tecnología económica hasta el rango de 1,0 a 1,5 THz. La propia Keysight ha llevado a cabo una I+D revolucionaria en lo relativo a componentes de EHF. Las capacidades de su personal en tecnología de semiconductores de microondas han permitido desarrollar un proceso de fosfuro de indio (InP) de última generación que admite frecuencias de conmutación de transistores de más de 300 GHz. Esto permite la apertura a mayores anchos de banda en circuitos integrados y en productos finales como un osciloscopio que próximamente ofrecerá unas prestaciones en tiempo real y tiempo equivalente rompedoras.

Ampliación del análisis de señales a las frecuencias de ondas milimétricas

Para desarrollar herramientas comerciales para frecuencias extremadamente altas, se necesita la combinación probada de ciencia de medida y experiencia en ondas milimétricas que Keysight ofrece. El analizador de señales UXA Serie X N9041B da cuenta de las capacidades únicas de la empresa, al ofrecer una cobertura de frecuencia continua de 3 Hz a 110 GHz en un solo barrido. Su ancho de banda instantáneo totalmente integrado es de 1 GHz, y una salida de IF admite un ancho de banda de análisis máximo de 5 GHz si se conecta a un osciloscopio Keysight externo. Y para aquellos a la caza de señales fugaces o esporádicas, la capacidad de análisis de espectro en tiempo real (RTSA) cuenta con un ancho de banda máximo de 250 MHz. Los circuitos front end avanzados del analizador UXA presentan mezclas eficientes con bajas pérdidas, por ejemplo, con un nivel de ruido medio del display (DANL) de tan solo –150 dBm/ Hz al caracterizar señales de banda ancha moduladas en la banda de ondas milimétricas. Y para no tener que elegir, el analizador ofrece dos conectores de entrada: un potente y económico conector de entrada de 2,4 mm cubre las medidas hasta 50 GHz, mientras que el conector de entrada dedicado de 1,0 mm está concebido con unas tolerancias exactas para garantizar barridos continuos y medidas válidas hasta 110 GHz. Con estas capacidades, el UXA es la estrella de los analizadores de señales de la Serie X de Keysight. Cada analizador de la Serie X ofrece funcionalidad multitáctil similar a la de un smartphone o tablet gracias a una gran pantalla de 14,2 pulgadas en los modelos UXA y de 10,6 pulgadas en los modelos PXA, MXA, EXA y CXA. Los ajustes de medida y las pantallas se controlan fácilmente mediante gestos familiares, como el toque simple o doble para seleccionar un parámetro o expandir una ventana, arrastrar y pellizcar para ampliar o escalar una pantalla, o mantener pulsada una opción para acceder a su menú contextual. Con un toque simple en el panel de menú en pantalla, una barra de medida, un punto caliente de anotación o una ventana desplegable se accede directamente a sus principales parámetros, ya se trate de una tarea sencilla, como el análisis de espectros, o de una demodulación digital compleja. En general, la mayoría de las operaciones se pueden completar con poco más de dos toques. Así se agiliza la navegación por las capacidades de las pantallas y las funciones de análisis, sin perder la sensación natural de estar utilizando un analizador tradicional al realizar las medidas de espectro básicas. Este tipo de prestaciones accesibles acercan al usuario a las respuestas que busca, facilitando la conexión entre causa y efecto.

Facilitar un análisis más profundo de señales complejas

La perfecta integración del analizador y las aplicaciones y el software de Keysight pone el análisis avanzado y los datos más recientes al alcance de la mano del usuario, literalmente. Las aplicaciones de la Serie X ofrecen medidas probadas y listas para su uso en el análisis de señales. Al capturar toda la experiencia de medida y ofrecer resultados repetibles, las aplicaciones permiten comprender fácilmente el rendimiento de dispositivos y diseños. El software VSA 89600 de Keysight constituye un amplio conjunto de herramientas para demodulación y análisis vectorial de señales. Para identificar mejor el origen de los problemas de las señales, el VSA 89600 también ofrece capacidades de captura/reproducción que permiten un análisis detallado de postprocesamiento con medidas avanzadas de disparo y sintonizaciónampliación de postcaptura. Con estas herramientas, los desarrolladores pueden explorar prácticamente todas las facetas de una señal y optimizar sus diseños más avanzados.

Una historia de liderazgo

Aunque la tecnología de ondas milimétricas apenas ha empezado a aparecer en las aplicaciones comerciales, Keysight lleva décadas adelantándose en su conocimiento. Sus primeros productos de gigahercios se remontan a 1967, con el lanzamiento del analizador de redes HP 8410, que medía hasta 12 GHz y calculaba parámetros S. A finales de los años ochenta, la compañía lanzó sus primeros equipos de ondas milimétricas, con generadores de señales de más de 26,5 GHz (con conversores de subida) y analizadores de redes de banda ancha de 45 MHz a 100 GHz. Desde entonces, algunos de los lanzamientos más importantes incluyen los analizadores de redes de 67 GHz (PNA, 2006) y los analizadores de espectros y analizadores combinados de mano de 50 GHz (FieldFox, 2015). Otros ejemplos son un osciloscopio de amplio ancho de banda de 90 GHz (Infiniium DCA-X 86100D); un transceptor de banda ancha de 68 GHz (E7760A); analizadores de redes de microondas de 67 GHz, ampliables a 1,1 THz (PNA-X); un generador analógico de señales de 67 GHz, ampliable a 1,1 THz (PSG E8257D); osciloscopios de 63 GHz (Infiniium Serie Z), y un analizador vectorial de señales de alto rendimiento PXIe de 50 GHz (M9393A). Keysight lanzó el analizador UXA N9041B en octubre de 2016. Gracias al uso de productos con frecuencia ampliada de dos de nuestros socios de soluciones, Virginia Diodes, Inc. (VDI) y OML, Inc., muchos de los generadores de señales, analizadores de espectros y analizadores de redes de Keysight pueden abarcar frecuencias de entre 50 GHz y 1,5 THz. Por ejemplo, una solución recientemente implantada incluye capacidad de análisis de espectro de hasta 1,5 THz. Los productos de software de Keysight responden a la necesidad de integrar diseño, simulación, medida y análisis a frecuencias de ondas milimétricas. Las soluciones de software para diseño y simulación posibilitan un flujo de trabajo eficiente que acelera el desarrollo de dispositivos y sistemas de próxima generación. La familia EEsof EDA de Keysight incluye simuladores de circuitos, solucionadores de campo electromagnético y soluciones de modelado de dispositivos que ayudan a los ingenieros a mejorar sus resultados, desde el primer diseño hasta el primer prototipo. De hecho, el equipo de I+D del analizador N9041B utilizó el software Advanced Design System (ADS) de Keysight para conseguir los primeros diseños correctos de filtros de ondas milimétricas empleados en la entrada del analizador. Conclusión Los ingenieros que trabajan en tecnología punta llevan más de 75 años confiando en Keysight para acceder más fácilmente a medidas precisas y repetibles a frecuencias cada vez más altas y anchos de banda más amplios. Hoy, la empresa reafirma su posición de vanguardia ofreciendo a los ingenieros de I+D herramientas para llevar a cabo diseños, simulaciones y medidas a frecuencias de ondas milimétricas. Nuevos productos, como el analizador de señales UXA N9041B y un osciloscopio que se lanzará próximamente basado en un proceso InP de última generación, dan muestra del liderazgo de Keysight en soluciones para aplicaciones de ondas milimétricas.

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