% arara: pdflatex: { synctex: yes }
% arara: makeindex: { style: ctuthesis }
% arara: bibtex

% The class takes all the key=value arguments that \ctusetup does,
% and a couple more: draft and oneside
\documentclass[twoside]{ctuthesis}
\newcommand{\unit}[1]{\ensuremath{\, \textup{#1}}}
\usepackage{amsmath}
\usepackage{mathtools}
\usepackage{graphicx}
\usepackage{epsfig}
\usepackage{physics}
\usepackage[automake,acronym,nonumberlist]{glossaries}
\usepackage[binary-units=true,detect-all]{siunitx}
\sisetup{%
     output-decimal-marker = {,},
     %inter-unit-product = \ensuremath{{}\cdot{}}
        }
\sisetup{range-phrase=--}
\usepackage[short,ddmmyyyy]{datetime}

\DeclareMathOperator{\sinc}{sinc}
\newacronym{USB}{USB}{Universal Serial Bus}
\newacronym{ADC}{ADC}{Analog-Digital Converter}
\newacronym{DAC}{DAC}{Digital-Analog Converter}
\newacronym{FPGA}{FPGA}{Field Programmable Gate Array}
\newacronym{TCXO}{TCXO}{Temperature Compensated Crystal Oscillator}
\newacronym{DDS}{DDS}{Direct Digital Synthesis}
\newacronym{VCO}{VCO}{Voltage Controlled Oscillator}
\newacronym{TTL}{TTL}{Transistor-Transistor Logic}
\newacronym{CMOS}{CMOS}{Complementary Metal Oxide Semiconductor}
\newacronym{LVDS}{LVDS}{Low Voltage Differential Signaling}
\newacronym{CML}{CML}{Current Mode Logic}
\newacronym{PLL}{PLL}{Phase Locked Loop}
\newacronym{RAM}{RAM}{Random Access Memory}
\newacronym{HAL}{HAL}{Hot Air (Solder) Leveling}
\newacronym{VNA}{VNA}{Vector Network Analyzer}
\newacronym{TRL}{TRL}{Thru-Reflect-Line}
\newacronym{UOSM}{UOSM}{Unknown thru-Open-Short-Match}
\newacronym{DUT}{DUT}{Device under test}
\newacronym{OSL}{OSL}{Open-Short-Load}

\newacronym{TDR}{TDR}{Time domain reflectometry}
\newacronym{TDT}{TDT}{Time domain transmisometry}
\newacronym{FDTD}{FDTD}{Finite-difference time-domain}
\newacronym{SRD}{SRD}{Step recovery diode}
\newacronym{SATA}{SATA}{Serial Advanced Technology Attachment}
\newacronym{SAS}{SAS}{Serial Attached Small Computer System Interface}
\newacronym{PCI-E}{PCI-Express}{Peripheral Component Interconnect Express}
\newacronym{HDMI}{HDMI}{High-Definition Multimedia Interconnect}

\newacronym{LVCMOS}{LVCMOS}{Low Voltage CMOS}
\newacronym{HCMOS}{HCMOS}{High Speed CMOS}
\newacronym{ECL}{ECL}{Emitter Coupled Logic}
\newacronym{LVPECL}{LVPECL}{Low Voltage Positive Emitter Coupled Logic}

\newacronym{VML}{VML}{Voltage Mode Logic}
\newacronym{HCSL}{HCSL}{High-Speed Current Steering Logic}

%\newacronym{}{}{}

\newglossaryentry{gama}
{
        name={koeficient odrazu ($\Gamma$)},
        description={Je definován jako poměr napěťových vln $a_0$ a $b_0$. Napěťová vlna $a_0$ odpovídá buzení, které je přiváděno do měřeného systému, vlna $b_0$ pak odpovídá odražené vlně. Koeficient v absolutní hodnotě vyjadřuje, kolik energie vložené do systému se vrátí zpět. Pro ideální vedení se zátěží na konci platí
        \begin{equation}
        \Gamma=\dfrac{Z_L-Z_0}{Z_L+Z_0}
        \end{equation} 
        $Z_0$ je charakteristická impedance vedení a $Z_L$ je impedance zátěže}
}

\newglossaryentry{transmise}
{
        name={koeficient prostupu ($T$)},
        description={Je definován jako poměr napěťových vln $a_1$ a $a_0$. Napěťová vlna $a_0$ odpovídá buzení, které je přiváděno do měřeného systému, vlna $a_1$ pak odpovídá vlně prostupující systémem dále}
}

\newglossaryentry{clipline}
{
        name={clipline},
        description={V překladu zkratovací vedení. Jde o krátký úsek vedení zakončený zkratem, který se používal v lavinových generátorech pro vytvoření ultrakrátkých impulzů}
}

\newglossaryentry{ADCinterleave}
{
        name={prokládání ADC},
        description={Technika pro rychlejší vzorkování pomocí \textit{n} ADC, jejichž hodinové signály jsou fázově posunuté. Jde o možnost, jak zvyšovat vzorkovací frekvenci na \textit{n}-násobek vzorkovací frekvence samotného ADC. S počtem převodníků však roste cena zařízení, v nejlepším případě lineárně}
}

\newglossaryentry{aperturetime}
{
        name={aperturový čas},
        description={Aperturový čas je doba, po kterou přechází vzorkovač ze stavu, kdy jeho výstup sleduje vstup do stavu, kdy je výstup nezávislý na vstupu. Po tuto dobu se nelineárně mění vlastnosti vzorkovače. Výstupní napětí je tak nelineární funkcí vstupního napětí. Pokud jsou zpracovávány signály, u kterých již není aperturový čas zanedbatelně malý, je omezena jak linearita vzorkovače, tak jeho časová rozlišovací schopnost}
}

\newglossaryentry{redriver}
{
        name={redriver},
        description={Speciální budič sběrnice, který se používá ve sběrnicích USB, SATA a SAS v případě, kdy je sběrnice vedena dlouhou cestou po desce plošných spojů. V takovém případě vlivem disperze dochází k deformaci náběžných hran na přenášených datech. Redrivery dokáží vliv disperze potlačovat tím, že na vstupu mají tvarovací obvody, které zajišťují korektní příjem dat. Na výstupu pak mají možnost na náběžných hranách vytvářet překmit, který kompenzuje disperzní ztráty. Míru vstupní i výstupní korekce bývá možné v krocích nastavit tak, aby odpovídaly fyzickým parametrům vytvořených spojů \cite{SN75LVCP601datasheet}}
}

\makeglossaries

\renewcommand{\glossaryname}{Seznam cizích výrazů}
\renewcommand{\acronymname}{Seznam zkratek použitých v textu}

\DeclareSIUnit \gigasample{GSa$\cdot$s^{{-1}}}
\DeclareSIUnit \megasample{MSa$\cdot$s^{{-1}}}
\DeclareSIUnit \kilosample{kSa$\cdot$s^{{-1}}}
\DeclareSIUnit \bit{b}
\DeclareSIUnit \baud{Bd}
\DeclareSIUnit \gigabitpersecond{Gb$\cdot$s^{{-1}}}
\DeclareSIUnit \ppm{ppm}

\ctusetup{
%	preprint = {Pracovní verze},% z \today},
%	titlelanguage = czech,
	mainlanguage = czech,
	otherlanguages = {slovak,english},
	title-czech = {Reflektometr v časové oblasti},
	title-english = {Time-Domain Reflectometer},
	%subtitle-czech = {Měření odrazů na vedení a jejich analýza},
	%subtitle-english = {Measurement of reflections on transmission lines and their analysis},
	doctype = M,
	faculty = F3,
	department-czech = {Katedra mikroelektroniky},
	department-english = {Department of Microelectronics},
	author = {Bc. Petr Polášek},
	supervisor = {Ing. Viktor Adler, Ph.D.},
%	supervisor-address = {Ústav X, \\ Uliční 5, \\ Praha 99}, %TODO: opravit
%	supervisor-specialist = {Prof. Ing. Karel Hoffmann, CSc.}, %TODO: opravit
	fieldofstudy-english = {Electronics and communications},
	subfieldofstudy-english = {Electronics},
	fieldofstudy-czech = {Elektronika a komunikace},
	subfieldofstudy-czech = {Elektronika},
	keywords-czech = {reflektometrie, reflektometr, TDR},
	keywords-english = {reflectometer, reflectometry, TDR},
	day = 9,
	month = 11,
	year = 2019,
	specification-file = {zadani.pdf},
	front-specification = true,
	front-list-of-figures = true,
	front-list-of-tables = false,
%	monochrome = true,
%	layout-short = true,
}

\ctuprocess

\addto\ctucaptionsczech{%
	\def\supervisorname{Vedoucí}%
	\def\subfieldofstudyname{Studijní program}%
}

\ctutemplateset{maketitle twocolumn default}{
	\begin{twocolumnfrontmatterpage}
		\ctutemplate{twocolumn.thanks}
		\ctutemplate{twocolumn.declaration}
		\ctutemplate{twocolumn.abstract.in.titlelanguage}
		\ctutemplate{twocolumn.abstract.in.secondlanguage}
		\ctutemplate{twocolumn.tableofcontents}
		\ctutemplate{twocolumn.listoffigures}
	\end{twocolumnfrontmatterpage}
}

% Theorem declarations, this is the reasonable default, anybody can do what they wish.
% If you prefer theorems in italics rather than slanted, use \theoremstyle{plainit}
\theoremstyle{plain}
\newtheorem{theorem}{Theorem}[chapter]
\newtheorem{corollary}[theorem]{Corollary}
\newtheorem{lemma}[theorem]{Lemma}
\newtheorem{proposition}[theorem]{Proposition}

\theoremstyle{definition}
\newtheorem{definition}[theorem]{Definition}
\newtheorem{example}[theorem]{Example}
\newtheorem{conjecture}[theorem]{Conjecture}

\theoremstyle{note}
\newtheorem*{remark*}{Remark}
\newtheorem{remark}[theorem]{Remark}

\setlength{\parskip}{1.5ex plus 0.2ex minus 0.2ex}

% Abstract in Czech
\begin{abstract-czech}
Tato práce se zabývá konstrukcí reflektometru v časové doméně, výsledkem je funkční zařízení s ovládacím softwarem. Cílem bylo vyvinout zařízení pro měření odrazů na vedení schopné detekce závad na vedení s přesností detekce polohy závady v řádu jednotek centimetrů. Důraz byl kladen na co nejmenší cenu výsledného zařízení a zároveň co nejjednodušší konstrukci, ovšem se snahou, aby tato kritéria neomezovala použitelnost či funkčnost zařízení.

Výsledné zařízení dokáže měřit ve frekvenčním rozsahu do řádu jednotek~\si{\GHz}, vzorkovací krok měření je \SI{20}{\ps}, ekvivalentní vzorkovací kmitočet je tedy \SI{50}{\gigasample}. Tento vzorkovací krok teoreticky umožňuje rozlišovací schopnost polohy závady na vedení \SI{0.3}{\cm} ve vakuu, v reálném prostředí může být i lepší. Samostatně dokáže zařízení detekovat jednoduché závady, jejich typ a polohu. V součinnosti s počítačem je možné provést i kalibraci pomocí kalibrační sady pro korekci nedokonalostí zařízení.

V práci je popsána vytvořená konstrukce reflektometru a princip jeho funkce. Jednotlivé funkční bloky jsou podrobně popsány, vysvětlen je i postup optimalizace těchto bloků k dosažení co nejlepších parametrů zapojení. Vysvětleny jsou i metody detekce závad na vedení, kalibrace zařízení a autokalibrace.

Práce ze zabývá i případnými možnostmi, jak by bylo možné rozšířit schopnosti tohoto zařízení o funkci transmisometru, která by umožnila používat toto zařízení jako vektorový analyzátor v časové oblasti.

\end{abstract-czech}

% Abstract in English
\begin{abstract-english}
This work deals with construction of reflectometer in time domain, which is implemented as functional device along with control software. The goal was to develop a device capable of measuring reflections on transmission lines caused by faults with spatial resolution on the order of units of centimetres. The emphasis was to develop a cheap and simple device while trying not to limit the functionality or capability of the device.

The resulting device is able to measure up to units of~\si{\GHz}, sampling step is \SI{20}{\ps}, resulting in equivalent sampling rate of \SI{50}{\gigasample}. This sampling step theoretically allows spatial resolution of \SI{0.3}{\centi\meter} in vacuum, possibly even less in real environment. The device can detect simple faults on its own, along with their type and position. When used with computer, it is possible to perform calibration using calibration set.

The work contains explanation of the construction and its principles. Each functional block is described in detail as well as the optimalisations which were used to obtain the best possible parameters of the construction. Also explained are methods of detection of faults on the transmission line, calibration and autocalibration of the device.

This work also deals with eventual possibilities of extending the capabilities of the device by implementing a function of transmisometer, which could allow to use the device as a vector network analyzer in time domain.

\end{abstract-english}

% Acknowledgements / Podekovani
\begin{thanks}
Děkuji svým rodičům i celé rodině, že mi byli oporou po celou dobu mého studia.

Děkuji Ing. Viktoru Adlerovi, Ph.D., a prof. Ing. Karlu Hoffmannovi, CSc., za umožnění přístupu k mikrovlnné měřicí technice a možnost konzultování detailů této práce.

Děkuji Ing. Viktoru Adlerovi, Ph.D., za významnou pomoc při analýze vysokofrekvenčních parametrů substrátu použitého pro plošný spoj reflektometru.

Děkuji studentskému klubu Silicon Hill a projektu \quotedblbase MacGyver - Bastlíři SH\textquotedblleft\ za umožnění přístupu k měřicímu vybavení, pájecí a osazovací technice.

Děkuji Ing. Pavlu Poláškovi, Ing. Petru Bartoňovi, Ing. Stanislavu Tomáškovi, Ing. Martinu Řehákovi, Ing. Stanislavu Mašláňovi a Bc. Janu Sixtovi za pomoc při kontrole překlepů, jazykové úrovně a detailů estetické formy této práce.
\end{thanks}

% Declaration / Prohlaseni
\begin{declaration}
Prohlašuji, že jsem  předloženou práci vypracoval samostatně a že jsem uvedl veškeré použité informační zdroje v souladu s Metodickým pokynem č.~1/2009 o dodržování etických principů při přípravě vysokoškolských závěrečných prací.

Dále prohlašuji, že nemám závažný důvod proti užití tohoto školního díla ve smyslu §60 zákona č.~121/2000 Sb., o právu autorském, o právech souvisejících s právem autorským a o změně některých zákonů (autorský zákon).

V Praze, \ctufield{day}.~\monthinlanguage{title}~\ctufield{year}

% podpis pod prohlasenim
\begin{flushright}
	\parbox{5cm}
	{
		\begin{center}
			\dotfill \\ Bc. Petr Polášek 
		\end{center}
	}
\end{flushright}

\end{declaration}

% Only for testing purposes
%\listfiles
\usepackage[pagewise]{lineno}

\begin{document}

\maketitle

\printglossaries

\input{diplomova_prace_1_uvod.tex}
\input{diplomovy_projekt_1_uvod.tex}
\input{diplomovy_projekt_2_buzeni.tex}
\input{diplomovy_projekt_3_vzorkovani.tex}
\input{diplomovy_projekt_4_separace.tex}
\input{diplomovy_projekt_5_rozsireni_dynamickeho_rozsahu.tex}
\input{diplomovy_projekt_6_navrzena_architektura.tex}
%\input{diplomova_prace_2_princip_funkce.tex}
\input{diplomova_prace_3_popis_zapojeni.tex}
\input{diplomova_prace_popis_firmware.tex}
\input{diplomova_prace_popis_software}
\input{diplomova_prace_4_kalibrace.tex}
\input{diplomova_prace_5_detekce_zavad.tex}
\input{diplomova_prace_6_zmerene_parametry.tex}
%\input{diplomova_prace_7_uzivatelske_rozhrani_a_popis_ovladani.tex}
\input{diplomova_prace_8_zaver.tex}

\appendix

\printindex

\bibliographystyle{unsrt}
\bibliography{diplomova_prace}

%\ctutemplate{specification.as.chapter}

\end{document}