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스펙트럼 인스트루먼트(Spectrum Instrumentation)는 자사의 주력 제품인 63xx 시리즈 임의파형 발생기(AWG: Arbitrary Waveform Generator) 출시 1년 만에, 새로운 DDS(Direct Digital Synthesis) 옵션을 도입하여 기존의 강력한 계측 성능을 더욱 확장했다고 밝혔다. 이 제품들은 AWG 모드에서 최대 10GS/s(Gigasamples per second)의 속도로 16bit 분해능과 최대 3.9GHz에 달하는 대역폭으로 파형을 생성한다. 새롭게 추가된 DDS 모드에서 63xx 시리즈 AWG는 하나의 발생기 채널에서 64개의 개별 사인파를 제공하며, 각 사인파는 주파수, 진폭, 위상을 3.2ns 단위로 변화시킬 수 있다. 이를 통해 산업, 의료, 이미징 시스템뿐만 아니라 양자 연구, 반도체 테스트, 통신 등의 분야에서 파형 트레인, 주파수 스윕 또는 정밀 조정이 가능한 레퍼런스 신호를 손쉽게 생성할 수 있다.

▲63xx 시리즈 초고속 AWG의 새로운 DDS 옵션은 하나의 채널에서 최대 64개의 개별 사인파(위의 FFT에 표시)를 제공한다.

제품 영상 링크(5분): https://youtu.be/PoT0cReolRE

새로 도입된 DDS 옵션을 통해 각 AWG 채널은 최대 64개의 프로그래밍이 가능한 사인파 코어(‘캐리어(Carrier)’ 또는 ‘톤(Tone)’이라고도 함)를 생성할 수 있다. 각 코어는 주파수, 진폭, 위상은 물론, 주파수 및 진폭 슬로프까지도 독립적으로 설정할 수 있다. 이러한 모든 변경 작업은 실시간 또는 사전 로드된 시퀀스의 일부로 실행할 수 있는 간단한 명령으로 제어할 수 있다. DDS 지원 장치는 민첩한 고정밀, 고순도의 신호 소스를 필요로 하는 애플리케이션에 매우 적합하다.

스펙트럼 인스트루먼트의 올리버 로비니(Oliver Rovini) CTO는 “DDS 업그레이드의 가장 큰 장점은 효율성이다. 사용자는 대용량의 파형 데이터 세트를 스트리밍하는 대신, 장치 메모리에 저장된 간결한 명령 시퀀스를 통해 신호 특성을 제어할 수 있다. 수백만 개의 명령을 저장하고, 지터나 글리치 없이 최대 3.2ns의 정밀한 타이밍 분해능으로 실행할 수 있다. 또한, 이러한 설정은 외부에서 트리거하거나 내부 타이머 또는 명령을 통해 제어할 수 있어 복잡한 펄스 트레인, 주파수 스윕, AM/FM 변조 및 사용자 정의 전이파형 등을 손쉽게 구현할 수 있다.”고 밝혔다.

63xx 시리즈 임의파형 발생기는 두 가지 하드웨어 포맷으로 구성된 총 22가지 모델로 제공된다:

• PCIe 기반 M5i.63xx 모델은 PC에 직접 설치할 수 있도록 설계되었으며, 공간 제약이 있거나 고속 데이터 전송이 중요한 환경에 이상적이다. 이 카드들은 1채널 또는 2채널 구성을 지원하며, 출력 속도는 3.2GS/S ~ 10GS/s(듀얼 채널 모드에서는 5GS/s)이다. 스펙트럼의 스타-허브(Star-Hub) 시스템을 사용하면 최대 8개의 카드를 동기화할 수 있으며, 최대 16개의 동기 채널과 512개의 DDS 코어를 지원할 수 있다.
• NETBOX 계측기(DN2.63x 및 DN6.63x 모델)는 벤치톱이나 랙 장착용으로 최적화된 LXI 호환 스탠드얼론 장치이다. 이더넷을 통해 PC나 네트워크에 연결할 수 있으며, 1채널에서 최대 12개의 동기식 채널을 구성할 수 있다. 출력 속도는 3.2GS/s 또는 5GS/s이며, 최대 6채널에서는 10GS/s까지 지원한다. 또한, 최대 384개의 DDS 코어를 프로그래밍할 수 있다.

▲ DDS 모드 예시: 단 몇 개의 명령만으로 사인파(주황색)를 생성하고, 주파수를 가속(파란색)하거나 진폭을 감소(녹색)시킬 수 있다.

중요한 점은, DDS 기능이 추가되었더라도 AWG의 기존 성능은 전혀 영향을 받지 않는다는 점이다. 사용자는 싱글 샷(Single Shot), 루프(Loop), 게이티드(Gated), 스트리밍(Streaming) 등과 같은 고급 작동 모드를 통해 임의파형 재생 기능을 그대로 활용할 수 있다. 즉, 하나의 장비로 두 가지 계측기를 사용하는 것과 같은 이점을 얻을 수 있다.

스펙트럼의 모든 제품은 윈도우 및 리눅스용 소프트웨어 지원은 물론, 파이썬(Python), 매트랩(MATLAB), C++, 랩뷰(LabVIEW) 등 널리 사용되는 언어로 작성된 프로그래밍 예제와 하이-레벨 파이썬 API 등을 제공한다. 63xx 시리즈의 DDS 옵션은 현재 구매 가능하며, 스펙트럼 엔지니어가 직접 제공하는 평생 기술 지원과 무료 소프트웨어 및 펌웨어 업데이트도 함께 지원된다.