Como foi feito o teste dos circuitos e dispositivos da faixa de Ghz a THz antes que existissem escopos e contadores de frequência suficientemente rápidos?
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FourierFlux
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Respostas:
Para alguma perspectiva, considere que os sinais ópticos ainda são muito altos para que o campo elétrico instantâneo seja amostrado e medido, mas ainda existem muitos tipos diferentes de medições que podemos fazer em um sinal óptico.
Com um sensor de potência (um fotodiodo ou até um LDR), podemos medir a potência do sinal.
Com uma grade de prisma ou difração, podemos construir um espectrômetro e ter uma idéia aproximada do espectro e / ou largura de pulso do sinal.
Com um interferômetro, podemos misturar o sinal óptico com uma versão atrasada de si mesmo e medir o tempo de coerência (largura de banda) do sinal com talvez uma resolução em gigahertz.
Com um oscilador local sintonizável (laser), podemos até reduzir o sinal e medir seu espectro com um analisador de espectro de RF, obtendo resolução de 100 kHz.
Todas essas medições têm análogos no regime de microondas e foram ou podem ser usadas por engenheiros de microondas antes do advento dos osciloscópios multigigahertz.
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Há muito tempo, eles confiavam na velocidade dos diodos de Gunn para amostrar a forma de onda do sinal de entrada com uma duração de pulso de controle, de modo que a frequência da diferença pudesse ser exibida em um osciloscópio de base de tempo lento. Se a duração da amostra foi curta o suficiente para capturar apenas o ponto em uma forma de onda recorrente, a forma de onda foi preservada.
Os diodos de Gunn eram úteis, pois tinham baixa resistência negativa e, assim que acionados, aceleram e retêm o resultado quando a carga de polarização se esgota.
A chave para a recepção de uma frequência mais alta do que pode ser observada ou detectada é usar a conversão de imagem para uma frequência IF útil ou direta à banda base, depende da eficiência da conversão, do nível de potência e do SNR.
Métodos como interferometria, detectores de diodo, amostradores pulsados, em que o harmônico da taxa de amostragem possui energia harmônica suficiente na faixa de interesse.
Misturadores não lineares como; junção Josephson de "alta temperatura", varicaps, diodos GaAs e varatores heterobarrier (HBV) ou bomba óptica com tempos de subida extremamente rápidos devido a pequenos intervalos de arco de gás inerte.
Esses escopos com aliasing do tipo down-conversion foram chamados osciloscópios de amostragem. (mas útil apenas para ondas repetitivas)
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Os osciloscópios "suficientemente rápidos" são um truque para exibir sinais que variam no tempo, mas não são o único truque. Um oscilador de 1 GHz, por exemplo, aquecerá um resistor. Ele também ressoa com um comprimento de cavidade de cerca de 120 mm (que pode ser determinado pela detecção do aquecimento dos resistores). A combinação é chamada de 'wavemeter'.
Um medidor de ondas bruto é um pedaço de fio colocado em uma placa de papel, em um forno de microondas. O comprimento certo (cerca de duas polegadas) do fio fica muito mais quente e queima a chapa para uma cor mais escura do que outros comprimentos de fio.
Você pode dizer a frequência, sem um 'contador de frequência', da luz usando uma grade de difração (um CD-ROM em branco tem 1 hora de tempo de reprodução, a 1 volta por segundo, para que você possa medir a banda com uma régua e usá-la para difratar um raio laser ...) e meça o comprimento de onda, assim (sabendo a velocidade da luz) a frequência.
Se você tiver uma onda não senoidal, os vários harmônicos aparecerão TODOS, e com um pouco de cuidado na medição, é possível identificar ondas quadradas e triangulares.
A maioria das pessoas não chamaria esse CD em branco de 'instrumento de medição', mas ele faz o trabalho. Simplesmente não é conveniente e pré-calibrado. O prato de papel também não está no forno de microondas (e se você valoriza o sabor da sua comida, precisa limpar os subprodutos enfumaçados).
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Existem várias maneiras de analisar o dispositivo terrahertz, desde que não seja muito interessado nas informações precisas no domínio do tempo. Você sempre pode usar um mixer / downconver e executar digitalização e análise no domínio da frequência.
Uma empresa chamada Virginia Diode produz esse misturador.
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