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FPGA-기반 평균화로 측정 결과 개선 가능
어떠한 개별 측정이라도 관심 신호를 모호하게 할 수 있는 약간의 노이즈, 즉 가령 고조파 성분, 변조 사이드밴드 등이 포함될 가능성이 있습니다. 평균화는 노이즈 효과를 줄여주고 신호 대 노이즈 비율(SNR)을 향상시키며 관심 신호에 대한 추가 세부사항을 표시해주는 신호 처리 방식입니다. 또한 평균화는 향상된 분해능과 다이나믹 레인지를 생성할 수 있습니다.
키사이트의 고속 디지타이저는 대부분 고속 샘플링 속도와 넓은 대역폭을 필요로 하는 실시간 어플리케이션을 처리하도록 설계된 온보드 FPGA(field-programmable gate arrays)를 지원합니다. FPGA 보드에 포함된 펌웨어는 피크 검출 및 신호 평균화 등의 실시간 데이터 처리 기능을 사용합니다. 신호 평균화를 위해 노이즈-억제 누적, 세그먼트 누적 및 핑퐁 누적 등의 3가지 고급 기법도 지원됩니다.
노이즈-억제 누적
비행시간 분광학과 같은 어플리케이션에서 신호는 노이즈가 심한 베이스라인 위에 있는 희귀 이벤트입니다. FPGA 처리는 랜덤 노이즈를 줄여서 궁극적으로 노이즈가 존재하는 상태에서 이러한 신호를 검출할 수 있는 디지타이저 기능을 향상시켜줍니다. FPGA 내의 평균화 펌웨어를 사용하면 데이터 값을 입력해서 합산하기 전에 초과되어야 하는 임계값을 설정할 수 있습니다.
전체 시스템 설계를 단순화하고 합산 데이터에서 오버플로우를 방지하기 위해서는 합산을 수행하기 전에 각 데이터 값에서 노이즈 베이스를 뺄 수 있습니다. FPGA 펌웨어는 음의 방향 신호를 위한 유사한 기능을 구현합니다.
세그먼트 누적
대부분의 시간 분해 어플리케이션에서는 측정 간 매우 낮은 데드 타임으로 여러 평균화된 파형을 수집해야 합니다. 이 작업은 평균화 메모리를 세분화하여 수행할 수 있습니다. 키사이트 디지타이저에서, 세그먼트 길이는 사용자 프로그래밍이 가능하며 1~128,000회의 개별 누적의 합산 데이터를 저장할 수 있습니다. 데드 타임은 세그먼트 크기에 따라 다릅니다.
핑퐁 누적
측정률을 증대시키기 위해, FPGA 기반 평균화 프로세스에서는 핑퐁 누적 및 처리를 사용합니다. FPGA 내에서 데드 타임 후에 그리고 각 세그먼트 누적의 끝날 때, 이전 누적의 판독 전에 새로운 누적이 시작될 수 있습니다. 누적이 계속되는 경우라도 고속 버스를 통해 이전 세그먼트를 판독할 수 있습니다.
