Funkcja uśredniania sprzętowego w digitizerach M5i firmy Spectrum Instrumentation
Nowe oprogramowanie firmware do szybkich kart digitizerów M5i firmy Spectrum Instrumentation wprowadza funkcję uśredniania sprzętowego, pozwalające zredukować poziom szumów sygnału, zwiększyć rozdzielczość pomiaru i poszerzyć zakres dynamiczny. Uśrednianie jest realizowane w wewnętrznym układzie FPGA. Digitizery serii M5i zapewniają próbkowanie w czasie rzeczywistym z szybkością do 6,4 GSps przy 12-bitowej rozdzielczości i mogą przesyłać strumieniowo dane przez magistralę PCIe z szybkością 12,8 GBps. Uśrednianie sygnału działa z szybkością do 15 milionów zdarzeń na sekundę i otwiera szeroki zakres zastosowań digitizerów w spektrometrii mas, radioastronomii, automatyce, biomedycynie, fizyce jądrowej, łączności oraz radarach, lidarach i sonarach.
Uśrednianie w dziedzinie czasu jest powszechną techniką przetwarzania, stosowaną do redukcji losowego (nieskorelowanego) szumu sygnału. Pozwala zwiększyć współczynnik SNR i rozdzielczość oraz poszerzyć zakres dynamiczny. Ujawnia szczegóły sygnału, które w przeciwnym razie byłyby ukryte przez szum. W przypadku idealnym, gdy sygnał i szum są nieskorelowane (szum losowy), a sygnał jest powtarzalny, uśrednianie może poprawić współczynnik SNR proporcjonalnie do pierwiastka kwadratowego z liczby pomiarów. Na przykład, uśrednienie 256x może poprawić SNR nawet o 24 dB.
Aby dodatkowo zwiększyć efekt uśredniania oraz umożliwić digitizerom serii M5i wykrywanie i uśrednianie rzadkich zdarzeń, które mogłyby zostać utracone z powodu nadmiernego szumu tła, nowe oprogramowanie firmware wprowadza technikę TDA (Threshold Defined Averaging). TDA umożliwia użytkownikowi takie ustawienie poziomu progowego sygnału, aby uwzględniać tylko próbki przebiegu powyżej tej wartości. Ponieważ wszelkie dane poniżej progu są usuwane z uśrednionego przebiegu, TDA może być bardzo użytecznym narzędziem do odrzucania skorelowanych (synchronicznych) szumów niskiego poziomu i innych artefaktów, takich jak dryf linii bazowej. Są to anomalie, których nie można usunąć za pomocą konwencjonalnego procesu uśredniania.
Opcja uśredniania (M5i.33xx-spavg) jest obecnie dostępna w szybkich digitizerach PCIe serii M5i.33xx.
