測試設(shè)備趨于更靈活的模塊化解決方案
對高頻元器件、設(shè)備與系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師來說，測試設(shè)備是重要的支持工具，它必須準(zhǔn)確、可靠，并且易于使用或者可編程。最近十年，隨著用于命令、控制和數(shù)據(jù)處理的嵌入式微處理器的地位不斷增強(qiáng)，儀器在功能性和靈活性方面發(fā)展到一個(gè)新水平。下面是對高頻測量設(shè)備和相關(guān)軟件的最近發(fā)展趨勢的一些簡單回顧。
總的趨勢是，儀器將繼續(xù)借助微處理器和數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)的處理能力提高測量功能。例如，LECROY公司(WWW.LECROY.COM)提供的400MHZ和600MHZ WAVERUNNER XI實(shí)時(shí)示波器可提供5GSAMPLES/S的標(biāo)準(zhǔn)采樣速率，并能將波形顯示在10.4英寸液晶顯示器上。采用液晶顯示器使得儀器的厚度只有6英寸。
在采樣速率更高的產(chǎn)品中，TEKTRONIX公司在其數(shù)字熒光示波器(DPO)系列中新增了DPO7000系列。新產(chǎn)品線包括500MHZ DPO7054、1GHZ DPO7104和2.5GHZ DPO7254。新型示波器采用硅鍺(SIGE)前端技術(shù)，以便更寬的帶寬范圍捕獲瞬態(tài)信號(hào)。DPO7254在4個(gè)頻道上提供5GSAMPLES/S的采樣速率，當(dāng)只使用1個(gè)頻道時(shí)具有4GSAMPLES/S的隔行掃描采樣能力。DPO具有比LECROY儀器上LCD顯示屏稍大一點(diǎn)的XGA顯示屏。新款DPO系列產(chǎn)品起價(jià)14,000美元。
就純粹的示波器功能性而言，LECROY的WAVEEXPERT系列示波器包括帶寬為100GHZ的型號(hào)。該示波器利用基于PICOSECOND PULSE LABS公司(WWW.PICOSECOND.COM)的非線型傳輸線(NLTL)技術(shù)的前端，來獲得高帶寬。這些采樣示波器具有優(yōu)于20PS的時(shí)域反射測量(TDR)上升時(shí)間和10 MSAMPLES/S采樣速率。
如今，儀器在保持強(qiáng)大測量性能的同時(shí)，體積變得越來越小，比如ANRITSU公司(WWW.US.ANRITSU.COM)的VNA MASTERS。盡管這些儀器采用電池供電，且為手持式設(shè)備，但它們是全功能的雙端口矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，包括2MHZ~4GHZ和2MHZ~6GHZ的型號(hào)。
ADVANTEST公司(WWW.ADVANTEST.COM)已推出起始頻率為9 KHZ 、最高頻率分別為31.8GHZ和43 GHZ 的U3771和U3772便攜式頻譜分析儀。這些儀器的重量僅為6KG，外型尺寸為308×175×209MM，可以采用AC/DC電源或可充電電池供電，用于追蹤監(jiān)視衛(wèi)星和陸地通信。
ROHDE&SCHWARZ公司的FSH3和FSH6也在手持式儀器內(nèi)包括完整的微波頻譜分析能力。分析儀的最高工作頻率分別為3GHZ和6GHZ，信號(hào)探測范圍非常廣，具有從100HZ到1MHZ的分辨帶寬。在分辨帶寬為100HZ時(shí)，平均噪聲水平通常為-135DBM。這個(gè)結(jié)構(gòu)緊湊的分析儀外形尺寸僅為120×95×39MM,重量為0.65KG。
微波測試設(shè)備提供商曾經(jīng)只有少數(shù)幾家，包括惠普(現(xiàn)在的安捷倫)和WILTRON(現(xiàn)在的ANRITSU)公司。
在過去幾年里，提供商的名單不斷增長，許多曾經(jīng)被認(rèn)為提供軟件或DC/AC參數(shù)測試的公司，如美國國家儀器有限公司(簡稱NI,WWW.NI.COM)和KEITHLEY INSTRUMENTS(WWW.KEITHLEY.COM)也加入這個(gè)行列。KEITHLEY INSTRUMENTS提供廣泛的RF/微波交換解決方案，包括帶寬為18GHZ或40GHZ、具有32個(gè)交換通道的S46型交換系統(tǒng)。這款高度為2U的機(jī)架系統(tǒng)被設(shè)計(jì)用來簡化自動(dòng)測試設(shè)備(ATE)系統(tǒng)中的任務(wù)交換，并利用內(nèi)置GPIB端口提供簡單控制。
NI也許是因?yàn)楸槐姸鄿y試工程師使用的LABVIEW編程軟件而聞名，該公司增加了模塊化RF/微波測試儀器，包括PXI-5671矢量信號(hào)發(fā)生器和PXI-5660矢量信號(hào)分析儀。這兩款產(chǎn)品都以即插即用PXI的形式提供，與NI的各種軟件工具一起工作。
PXI-5671是一種對數(shù)字信號(hào)進(jìn)行上變頻的矢量信號(hào)發(fā)生器。它工作頻率為250KHZ至2.7GHZ，具有20MHZ的實(shí)時(shí)帶寬，并能提供多種調(diào)制方式，包括AM、FM、ASK、FSK、MSK、GMSK、QPSK和QAM。該產(chǎn)品可以控制從-145DBM到+10DBM的輸出電平。PXI-5660本質(zhì)上是第一款分析儀產(chǎn)品型號(hào)，實(shí)際上也是采樣速率為64 MSAMPLES/S的14B、2.7GHZ下變頻器，能提供優(yōu)于80DB的無雜散動(dòng)態(tài)范圍(SFDR)。
這些單卡儀器(INSTRUMENT-ON-A-CARD)代表著測試領(lǐng)域的另一種發(fā)展趨勢，即在合成儀器(SI)中嵌入模塊化系統(tǒng)甚至軟件可編程系統(tǒng)。美國國防部已敦促制造商開發(fā)基于模塊化硬件和可重新配置軟件的合成儀器，以作為一種降低測試成本的途徑。與基本硬件和軟件工具之間采用標(biāo)準(zhǔn)接口的合成儀器，與虛擬儀器(VI)有所不同，后者是由軟件定義通用硬件(比如用作頻譜分析儀的數(shù)字轉(zhuǎn)換器)的功能。
安捷倫的SI產(chǎn)品線包括N8241A任意波形發(fā)生器和N8201A頻率下變頻器。波形發(fā)生器具有一對14B、1.25GSAMPLES/S的輸出通道，這些通道可被用于每通道帶寬為500MHZ的差分輸出，或帶寬為1GHZ的單端輸出。下變頻器將3HZ至26.5GHZ的輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為7.5MHZ、21.4MHZ和300MHZ的中頻(IF)輸出。該儀器符合LXI(LAN EXTENSION FOR INSTRUMENTATION)標(biāo)準(zhǔn)，以提供與其它制造商的模塊化儀器之間的互操作性。
除了軍用模塊化儀器，一些制造商還在尋求商用的解決方案。例如，AEROFLEX公司(WWW.AEROFLEX.COM)推出了用于WLAN IC的PXI測量儀器。該公司的PXI 3000系列產(chǎn)品基于3030 PXI型數(shù)字轉(zhuǎn)換器和一些新的測試源代碼，也可用于GSM/EDGE IC的測試評估。
一些結(jié)構(gòu)更緊湊的儀器正在向個(gè)人計(jì)算機(jī)平臺(tái)轉(zhuǎn)移，比如PICO TECHNOLOGY公司(WWW.PICOTECH.COM)的PICOSCOPE 3000示波器。這些小型化產(chǎn)品約為VHS錄像帶大小，但具有2個(gè)測量通道，并在200MHZ輸入模擬帶寬下具有10GSAMPLES/S的采樣速率。
ACQIRIS公司(WWW.ACQIRIS.COM)提供基于PCI和緊湊型PCI(CPCI)卡的信號(hào)分析儀和數(shù)字轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品線，包括具有2GSAMPLES/S采樣速率、雙測量通道和1GHZ帶寬的AP240 PCI信號(hào)分析儀。高速PCI總線可以處理100MBPS的數(shù)據(jù)傳輸，該公司提供的廣泛的軟件驅(qū)動(dòng)程序可支持WINDOWS 98/NT4/2000/XP、LINUX和風(fēng)河系統(tǒng)公司的VXWORKS操作系統(tǒng)。此外，ACQIRIS公司還提供各種分辨率為8B、10B和12B的數(shù)字轉(zhuǎn)換器卡。
總的趨勢是，儀器將繼續(xù)借助微處理器和數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)的處理能力提高測量功能。例如，LECROY公司(WWW.LECROY.COM)提供的400MHZ和600MHZ WAVERUNNER XI實(shí)時(shí)示波器可提供5GSAMPLES/S的標(biāo)準(zhǔn)采樣速率，并能將波形顯示在10.4英寸液晶顯示器上。采用液晶顯示器使得儀器的厚度只有6英寸。
在采樣速率更高的產(chǎn)品中，TEKTRONIX公司在其數(shù)字熒光示波器(DPO)系列中新增了DPO7000系列。新產(chǎn)品線包括500MHZ DPO7054、1GHZ DPO7104和2.5GHZ DPO7254。新型示波器采用硅鍺(SIGE)前端技術(shù)，以便更寬的帶寬范圍捕獲瞬態(tài)信號(hào)。DPO7254在4個(gè)頻道上提供5GSAMPLES/S的采樣速率，當(dāng)只使用1個(gè)頻道時(shí)具有4GSAMPLES/S的隔行掃描采樣能力。DPO具有比LECROY儀器上LCD顯示屏稍大一點(diǎn)的XGA顯示屏。新款DPO系列產(chǎn)品起價(jià)14,000美元。
就純粹的示波器功能性而言，LECROY的WAVEEXPERT系列示波器包括帶寬為100GHZ的型號(hào)。該示波器利用基于PICOSECOND PULSE LABS公司(WWW.PICOSECOND.COM)的非線型傳輸線(NLTL)技術(shù)的前端，來獲得高帶寬。這些采樣示波器具有優(yōu)于20PS的時(shí)域反射測量(TDR)上升時(shí)間和10 MSAMPLES/S采樣速率。
如今，儀器在保持強(qiáng)大測量性能的同時(shí)，體積變得越來越小，比如ANRITSU公司(WWW.US.ANRITSU.COM)的VNA MASTERS。盡管這些儀器采用電池供電，且為手持式設(shè)備，但它們是全功能的雙端口矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，包括2MHZ~4GHZ和2MHZ~6GHZ的型號(hào)。
ADVANTEST公司(WWW.ADVANTEST.COM)已推出起始頻率為9 KHZ 、最高頻率分別為31.8GHZ和43 GHZ 的U3771和U3772便攜式頻譜分析儀。這些儀器的重量僅為6KG，外型尺寸為308×175×209MM，可以采用AC/DC電源或可充電電池供電，用于追蹤監(jiān)視衛(wèi)星和陸地通信。
ROHDE&SCHWARZ公司的FSH3和FSH6也在手持式儀器內(nèi)包括完整的微波頻譜分析能力。分析儀的最高工作頻率分別為3GHZ和6GHZ，信號(hào)探測范圍非常廣，具有從100HZ到1MHZ的分辨帶寬。在分辨帶寬為100HZ時(shí)，平均噪聲水平通常為-135DBM。這個(gè)結(jié)構(gòu)緊湊的分析儀外形尺寸僅為120×95×39MM,重量為0.65KG。
微波測試設(shè)備提供商曾經(jīng)只有少數(shù)幾家，包括惠普(現(xiàn)在的安捷倫)和WILTRON(現(xiàn)在的ANRITSU)公司。
在過去幾年里，提供商的名單不斷增長，許多曾經(jīng)被認(rèn)為提供軟件或DC/AC參數(shù)測試的公司，如美國國家儀器有限公司(簡稱NI,WWW.NI.COM)和KEITHLEY INSTRUMENTS(WWW.KEITHLEY.COM)也加入這個(gè)行列。KEITHLEY INSTRUMENTS提供廣泛的RF/微波交換解決方案，包括帶寬為18GHZ或40GHZ、具有32個(gè)交換通道的S46型交換系統(tǒng)。這款高度為2U的機(jī)架系統(tǒng)被設(shè)計(jì)用來簡化自動(dòng)測試設(shè)備(ATE)系統(tǒng)中的任務(wù)交換，并利用內(nèi)置GPIB端口提供簡單控制。
NI也許是因?yàn)楸槐姸鄿y試工程師使用的LABVIEW編程軟件而聞名，該公司增加了模塊化RF/微波測試儀器，包括PXI-5671矢量信號(hào)發(fā)生器和PXI-5660矢量信號(hào)分析儀。這兩款產(chǎn)品都以即插即用PXI的形式提供，與NI的各種軟件工具一起工作。
PXI-5671是一種對數(shù)字信號(hào)進(jìn)行上變頻的矢量信號(hào)發(fā)生器。它工作頻率為250KHZ至2.7GHZ，具有20MHZ的實(shí)時(shí)帶寬，并能提供多種調(diào)制方式，包括AM、FM、ASK、FSK、MSK、GMSK、QPSK和QAM。該產(chǎn)品可以控制從-145DBM到+10DBM的輸出電平。PXI-5660本質(zhì)上是第一款分析儀產(chǎn)品型號(hào)，實(shí)際上也是采樣速率為64 MSAMPLES/S的14B、2.7GHZ下變頻器，能提供優(yōu)于80DB的無雜散動(dòng)態(tài)范圍(SFDR)。
這些單卡儀器(INSTRUMENT-ON-A-CARD)代表著測試領(lǐng)域的另一種發(fā)展趨勢，即在合成儀器(SI)中嵌入模塊化系統(tǒng)甚至軟件可編程系統(tǒng)。美國國防部已敦促制造商開發(fā)基于模塊化硬件和可重新配置軟件的合成儀器，以作為一種降低測試成本的途徑。與基本硬件和軟件工具之間采用標(biāo)準(zhǔn)接口的合成儀器，與虛擬儀器(VI)有所不同，后者是由軟件定義通用硬件(比如用作頻譜分析儀的數(shù)字轉(zhuǎn)換器)的功能。
安捷倫的SI產(chǎn)品線包括N8241A任意波形發(fā)生器和N8201A頻率下變頻器。波形發(fā)生器具有一對14B、1.25GSAMPLES/S的輸出通道，這些通道可被用于每通道帶寬為500MHZ的差分輸出，或帶寬為1GHZ的單端輸出。下變頻器將3HZ至26.5GHZ的輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為7.5MHZ、21.4MHZ和300MHZ的中頻(IF)輸出。該儀器符合LXI(LAN EXTENSION FOR INSTRUMENTATION)標(biāo)準(zhǔn)，以提供與其它制造商的模塊化儀器之間的互操作性。
除了軍用模塊化儀器，一些制造商還在尋求商用的解決方案。例如，AEROFLEX公司(WWW.AEROFLEX.COM)推出了用于WLAN IC的PXI測量儀器。該公司的PXI 3000系列產(chǎn)品基于3030 PXI型數(shù)字轉(zhuǎn)換器和一些新的測試源代碼，也可用于GSM/EDGE IC的測試評估。
一些結(jié)構(gòu)更緊湊的儀器正在向個(gè)人計(jì)算機(jī)平臺(tái)轉(zhuǎn)移，比如PICO TECHNOLOGY公司(WWW.PICOTECH.COM)的PICOSCOPE 3000示波器。這些小型化產(chǎn)品約為VHS錄像帶大小，但具有2個(gè)測量通道，并在200MHZ輸入模擬帶寬下具有10GSAMPLES/S的采樣速率。
ACQIRIS公司(WWW.ACQIRIS.COM)提供基于PCI和緊湊型PCI(CPCI)卡的信號(hào)分析儀和數(shù)字轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品線，包括具有2GSAMPLES/S采樣速率、雙測量通道和1GHZ帶寬的AP240 PCI信號(hào)分析儀。高速PCI總線可以處理100MBPS的數(shù)據(jù)傳輸，該公司提供的廣泛的軟件驅(qū)動(dòng)程序可支持WINDOWS 98/NT4/2000/XP、LINUX和風(fēng)河系統(tǒng)公司的VXWORKS操作系統(tǒng)。此外，ACQIRIS公司還提供各種分辨率為8B、10B和12B的數(shù)字轉(zhuǎn)換器卡。
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