Der modulare Aufbau

Wenn es um die Implementierung mehrerer Prozessoren in die Messanordnung geht, kommt das Modulsystem des Geräts ins Spiel. Der Modular Spectrum Analyzer besitzt dafür mehrere Steckplätze für Signalverarbeitungskarten. Diese Karten, welche jeweils einen Signalverarbeitungsprozessor enthalten, werden direkt auf eine eigens entwickelte Hauptplatine, welche mit dem Hauptcontroller verbunden ist, eingesteckt.

Der grundlegende Aufbau ist in folgender Abbildung zu sehen. Der Block auf der linken Seite symbolisiert den Hauptcontroller, welcher alle angeschlossenen Signaleingangskarten ansteuert. Die Blöcke mit strichlierter Umrandung stellen leere Steckplätze für die Steckkarten dar. Auf dem ersten Steckplatz ist eine Signalverarbeitungskarte eingesteckt.

Diese Konfiguration entspricht der Mindestbestückung des Modular Spectrum Analyzers. Hierbei gibt es nur einen Signaleingang, auf dem zu jeder bestimmten Zeit nur ein Bandpass ausgewertet werden kann.

Die Grundkonfiguration wird in der nächsten Abbildung um zwei Input-Karten erweitert. Hier können jetzt bis zu drei Eingangssignale gleichzeitig verarbeitet und ausgegeben werden. Damit hat das Messgerät drei eigenständige Kanäle zur Verfügung. Diese Konfiguration verändert allerdings nicht die Verarbeitungszeit für ein Eingangssignal, da jeweils nur ein Signalprozessor pro Eingang vorhanden ist.

Um die Verarbeitungsleistung für einen einzelnen Kanal zu erhöhen, müssen mehrere Signalprozessoren an den gleichen Signaleingang angeschlossen werden. Dazu wird kein weiterer externer Signalanschluss benötigt, lediglich eine geräteinterne Weiterleitung des Eingangssignals zu sämtlichen Signalprozessoren ist notwendig.

Eine Konfiguration mit einer um mehrere Zusatzprozessoren erweitere Input-Karte ist in der folgenden Abbildung zu sehen. Auf jeder Extension-Card ist ein Signalprozessor angebracht, welcher über eine Leitungsverbindung zur vorhergehenden Steckkarte ein Signal zur Verarbeitung erhält. Die physikalische Anordnung der Karten ist hier besonders wichtig, da eine Extension-Card ihr Signal immer nur von einer nebenan liegenden Karte erhalten kann. Eine Lücke in der Kette aus Steckkarten oder eine fehlende Input-Karte führt dazu, dass die Extension-Karten gar kein Signal zur Verarbeitung erhalten.

Wie schon in der Konfiguration mit mehreren Signaleingängen kann jede der Steckkarten gleichzeitig einen Bandpassfilter berechnen. Die Aufgabe des Controllers besteht jetzt darin, die gewünschten Bandpassfrequenzen auf die einzelnen Signalprozessoren aufzuteilen, und aus den Ergebnissen ein zusammenhängendes Spektrum zusammenzusetzen.

Die letzte Abbildung zeigt den komplexesten Fall der Steckkartenbestückung. In diesem Beispiel sind mehrere Signaleingänge integriert, an die jeweils mehrere Extension-Cards angeschlossen sind. Der Controller muss sowohl hier mehrere Kanäle verwalten und zusätzlich für jeden Kanal die entsprechende Ansteuerung für mehrere Verarbeitungsprozessoren ausführen.

Der Vorteil im modularen Aufbau besteht darin, dass, je nach Bedarf Einzelkanalrechenleistung gegen Kanäle eingetauscht werden kann. Zudem können auch nachträglich modifizierte, z.B. leistungsfähigere, Steckkarten in das bestehende Gerät eingebaut werden.