測(cè)試設(shè)備趨于更靈活的模塊化解決方案
對(duì)高頻元器件、設(shè)備與系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師來(lái)說(shuō)，測(cè)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。*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(duì)高頻測(cè)量設(shè)備和相關(guān)軟件的*近發(fā)展趨勢(shì)的一些簡(jiǎn)單回顧。
總的趨勢(shì)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(cè)量功能。例如，LeCroy公司提供的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)(圖1)。該示波器利用基于Picosecond
Pulse
Labs公司的非線型傳輸線(NLTL)技術(shù)的前端，來(lái)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(cè)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(cè)量性能的同時(shí)，體積變得越來(lái)越小，比如Anritsu公司的VNA
Masters。盡管這些儀器采用電池供電，且為手持式設(shè)備(圖2)，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公司已推出起始頻率為9 kHz 、*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?jī)H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*高工作頻率分別為3GHz和6GHz，信號(hào)探測(cè)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(cè)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(guò)去幾年里，提供商的名單不斷增長(zhǎng)，許多曾經(jīng)被認(rèn)為提供軟件或DC/AC參數(shù)測(cè)試的公司，如美國(guó)國(guó)家儀器有限公司(簡(jiǎn)稱NI)和Keithley
Instruments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(lái)簡(jiǎn)化自動(dòng)測(cè)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(jiǎn)單控制。
NI也許是因?yàn)楸槐姸鄿y(cè)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(cè)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(duì)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**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(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍(SFDR)。
這些單卡儀器(instrument-on-a-card)代表著測(cè)試領(lǐng)域的另一種發(fā)展趨勢(shì)，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(guó)國(guó)防部已敦促制造商開(kāi)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(cè)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(duì)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**模塊化儀器，一些制造商還在尋求商用的解決方案。例如，Aeroflex公司推出了用于WLAN
IC的PXI測(cè)量?jī)x器。該公司的PXI 3000系列產(chǎn)品基于3030PXI型數(shù)字轉(zhuǎn)換器和一些新的測(cè)試源代碼，也可用于GSM/EDGE
IC的測(cè)試評(píng)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(cè)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(cè)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。