磷化铟 (InP) 在是德UXR 系列示波器中的作用

该示波器拥有 110GHz 的模拟带宽，并可同时在 4 个通道上实现 256GS/s 的实时采样率。更令人惊叹的是，其整个数据转换架构采用 10 位精度。这意味着该仪器能够捕获、处理、存储和显示超过 10Tb/s 的信息。

此外，我们还将详细拆解并分析其前端 110GHz 模块以及数据采集板。该仪器展示了是德科技的众多先进技术，并应用于 InP、SiGe BiCMOS、65nm CMOS 和 28nm CMOS 等多种工艺节点。配合 Hyper-Cube 存储模块，可同时从所有 4 个通道以 256GS/s 的采样率采集数据。

UXR 系列示波器将提供多种型号，带宽范围从 13GHz 到 110GHz。此外，还推出了一款基于 Keysight InP 工艺的新型校准探头，能够产生上升/下降时间小于 3.5ps 的信号边沿，并提供可追溯至 NIST 的校准数据。这使得用户无需将仪器寄回 Keysight 即可在现场进行 NIST 校准和带宽校准。使用该示波器进行的多项测量表明，其噪声基底和抖动极低，并且新型探头模块也具备强大的仪器校准能力。基础型UXR建议零售价将超过百万美元。

价值百万的UXR示波器

UXR示波器的创新硬件结构在确保其一流的信号完整性方面发挥着重要作用。首先，UXR 拥有精心设计的前端和前置放大器，以确保不会引入过多的噪声。前端模块采用 Keysight 专有的磷化铟 (InP) 芯片组，并利用法拉第笼技术防止噪声和干扰。这种 InP 集成电路工艺应用于前置放大器、触发放大器、采样放大器和探针放大器电路的设计中。该模块经过定制设计，可在将噪声降至最低的同时，处理 110 GHz 的信号。

UXR示波器单通道简化框图

UXR示波器使用磷化铟集成电路重要原因是它使 UXR示波器能够实现 110 GHz 的真正模拟带宽，且该带宽完全由硬件实现，无需通过数字信号处理或频率交织进行人为提升。传统的数字存储示波器采用全带宽时间交织采样 (TIS) 技术来捕获低噪声、高信号完整性的信号。然而，用于驱动 TIS 示波器放大器和采样器的原始技术最高带宽低于 40 GHz。

什么是时间交错采样技术（TIS）？

时间交错采样 ( Time-interleaved Sampling (TIS)) 是一种提高数字化仪实时采样率的技术。TIS 使用多个模数转换器 (ADC) 对同一输入波形进行采样，但采样相位各不相同。然后，硬件将这些采样交错排列，从而生成波形，效果如同只有一个 ADC 以更高的采样率对波形进行采样一样。这是一种提高示波器等仪器采样率的技术，使其能够精确地捕获极快的信号。

示例：一个包含四个 ADC 的系统可以通过交错采样来实现高达单个 ADC 采样率四倍的采样率。

UXR 前端模块独特的硬件设计使我们能够回归低噪声 TIS技术，但带宽远超 40 GHz。凭借能够无衰减接收 110 GHz 信号的前置放大器，UXR 可以省去频率交织，从而保留被测信号的完整性。

一些示波器生产商采用其他交织技术，将输入的高带宽信号分成两条或多条低带宽路径，以便多个速度较慢的ASIC芯片可以处理各个高带宽信号片段。这些技术包括异步时间交织（ATI）和数字带宽交织（DBI），它们会对信号进行分割、放大和重组。这些技术会直接影响示波器的信号完整性，导致噪声增加、抖动增大和信号保真度降低。交织方法还会降低系统的有效位数（ENOB），因为它们会引入噪声——因此，在将UXR示波器与采用交织技术的示波器进行比较时，就更有理由优先评估ENOB而非ADC位数！

总之，Keysight UXR示波器选择磷化铟 (InP)技术的原因：

高性能：磷化铟的电子速度优于硅和砷化镓等常用半导体，使其成为超高频和高功率电路的理想选择。

关键组件：UXR 示波器的关键组件均采用 InP工艺，包括前置放大器、触发电路、采样电路和探针放大器。

110 GHz UXR的前端模块

信号完整性：该技术使示波器能够提供业界领先的性能、超低噪声和高信号保真度，从而帮助工程师精确地观察和分析快速变化的现象。

校准模块：UXR 系列示波器的可选自校准模块（例如 N2125A 或 N2126A）也集成了 InP 芯片组，这些模块可生成高速步进信号，用于现场校准通道。