Extraire un signal de faible amplitude noy\u00e9 dans le bruit suppose souvent de transf\u00e9rer et de traiter de grands volumes d\u2019acquisitions. Spectrum Instrumentation, fabricant allemand de num\u00e9riseurs et de g\u00e9n\u00e9rateurs modulaires, a introduit une option firmware qui permet aux num\u00e9riseurs haute r\u00e9solution de la s\u00e9rie 59xx d\u2019effectuer un moyennage par sommation directement \u00e0 bord, dans leur FPGA. La fonction r\u00e9duit le bruit, am\u00e9liore la r\u00e9solution, la plage dynamique et le rapport signal\/bruit, tout en diminuant la quantit\u00e9 de donn\u00e9es \u00e0 stocker ou \u00e0 transf\u00e9rer. Spectrum pr\u00e9sente cette option comme un outil de traitement adapt\u00e9 aux signaux r\u00e9p\u00e9titifs \u00e0 cadence \u00e9lev\u00e9e.<\/p>\n
Le moyennage est ex\u00e9cut\u00e9 dans le FPGA embarqu\u00e9 et traite des signaux \u00e0 taux de r\u00e9p\u00e9tition \u00e9lev\u00e9, jusqu\u2019\u00e0 2 millions d\u2019\u00e9v\u00e9nements par seconde. Selon Oliver Rovini, directeur technique de Spectrum, le traitement reste tr\u00e8s rapide m\u00eame pour des formes d\u2019onde atteignant 64 KiSamples par acquisition. Le volume de donn\u00e9es \u00e0 stocker ou \u00e0 transf\u00e9rer vers l\u2019h\u00f4te pour analyse s\u2019en trouve fortement r\u00e9duit.<\/p>\n
La fonction cible les signaux ou impulsions de faible amplitude et les situations o\u00f9 le bruit masque des d\u00e9tails. Les applications cit\u00e9es incluent la spectrom\u00e9trie de masse, le lidar, la radioastronomie, le radar, le sonar, la biom\u00e9decine, la physique nucl\u00e9aire, l\u2019automatisation et les communications.<\/p>\n
L\u2019option est disponible sur les 52 mod\u00e8les de la s\u00e9rie 59xx : 24 cartes PCIe et 28 instruments Ethernet (LXI). Ils \u00e9chantillonnent entre 5 et 125 MS\/s en 16 bits, avec 1 \u00e0 8 voies par carte PCIe ou 4 \u00e0 48 voies par instrument autonome.<\/p>\n
Le syst\u00e8me Star-Hub permet de synchroniser jusqu\u2019\u00e0 128 voies, et les cartes PCIe transf\u00e8rent en continu les donn\u00e9es vers un PC ou un GPU \u00e0 des d\u00e9bits pouvant atteindre 700 Mo\/s.<\/p>\n
Le moyennage par sommation est un traitement dans le domaine temporel qui r\u00e9duit la composante de bruit al\u00e9atoire non corr\u00e9l\u00e9. Dans l\u2019exemple publi\u00e9 par Spectrum, un M2p.5962 \u00e9chantillonnant \u00e0 125 MS\/s acquiert un signal d\u2019environ 300 \u00b5V enti\u00e8rement noy\u00e9 dans le bruit. Huit moyennages r\u00e9v\u00e8lent trois impulsions espac\u00e9es de 3,6 \u00b5s, et 64 moyennages font appara\u00eetre une impulsion d\u2019environ 300 \u00b5V suivie d\u2019impulsions plus petites.<\/p>\n
Lorsque le bruit est al\u00e9atoire et le signal r\u00e9p\u00e9titif, le gain en SNR suit la racine carr\u00e9e du nombre de moyennages : 64 moyennages apportent jusqu\u2019\u00e0 12 dB, soit environ 2 bits de r\u00e9solution suppl\u00e9mentaires au-del\u00e0 des 16 bits natifs. Le moyennage constitue ainsi un moyen d\u2019\u00e9tendre la r\u00e9solution native des num\u00e9riseurs 59xx.<\/p>\n
L\u2019option, r\u00e9f\u00e9renc\u00e9e M2p.xxxx-spavg, est disponible imm\u00e9diatement pour les nouveaux num\u00e9riseurs 59xx. Elle peut \u00e9galement \u00eatre install\u00e9e sur les appareils existants par une mise \u00e0 niveau sur site.<\/p>\n
Fond\u00e9e en 1989 et install\u00e9e pr\u00e8s de Hambourg, Spectrum Instrumentation propose plus de 200 num\u00e9riseurs et g\u00e9n\u00e9rateurs aux formats PCIe, PXIe et LXI, avec une garantie de cinq ans. L\u2019entreprise met en avant une assistance assur\u00e9e directement par ses ing\u00e9nieurs concepteurs.<\/p>\n