測試設備趨于更靈活的模塊化解決方案

對高頻元器件、設備與系統(tǒng)設計工程師來說，測試設備是重要的支持工具，它必須準確、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，儀器在功能性和靈活性方面發(fā)展到一個新水平。下面是對高頻測量設備和相關軟件的*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)字信號處理器(DSP)的處理能力提高測量功能。例如，LeCroy公司提供的400MHz和600MHz
           WaveRunner
           Xi實時示波器可提供5Gsamples/s的標準采樣速率，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，以便更寬的帶寬范圍捕獲瞬態(tài)信號。DPO7254在4個頻道上提供5Gsamples/s的采樣速率，當只使用1個頻道時具有4Gsamples/s的隔行掃描采樣能力。DPO具有比LeCroy儀器上LCD顯示屏稍大一點的XGA顯示屏。新款DPO系列產(chǎn)品起價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(圖1)。該示波器利用基于Picosecond
           Pulse
           Labs公司的非線型傳輸線(NLTL)技術的前端，來獲得高帶寬。這些采樣示波器具有優(yōu)于20ps的時域反射測量(TDR)上升時間和10
           MSamples/s采樣速率。
               如今，儀器在保持強大測量性能的同時，體積變得越來越小，比如Anritsu公司的VNA
           Masters。盡管這些儀器采用電池供電，且為手持式設備(圖2)，但它們是全功能的雙端口矢量網(wǎng)絡分析儀，包括2MHz～4GHz和2MHz～6GHz的型號。
               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*高工作頻率分別為3GHz和6GHz，信號探測范圍非常廣，具有從100Hz到1MHz的分辨帶寬。在分辨帶寬為100Hz時，平均噪聲水平通常為-135dBm。這個結構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)和Keithley
           Instruments也加入這個行列。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個交換通道的S46型交換系統(tǒng)。這款高度為2U的機架系統(tǒng)被設計用來簡化自動測試設備(ATE)系統(tǒng)中的任務交換，并利用內(nèi)置GPIB端口提供簡單控制。
              
           NI也許是因為被眾多測試工程師使用的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矢量信號發(fā)生器和PXI-5660矢量信號分析儀。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)字信號進行上變頻的矢量信號發(fā)生器。它工作頻率為250kHz至2.7GHz，具有20MHz的實時帶寬，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本質上是**款分析儀產(chǎn)品型號，實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的無雜散動態(tài)范圍(SFDR)。
              
           這些單卡儀器(instrument-on-a-card)代表著測試領域的另一種發(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準接口的合成儀器，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的輸入信號轉換為7.5MHz、21.4MHz和300MHz的中頻(IF)輸出。該儀器符合LXI(LAN
           eXtension for Instrumentation)標準，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測量儀器。該公司的PXI 3000系列產(chǎn)品基于3030PXI型數(shù)字轉換器和一些新的測試源代碼，也可用于GSM/EDGE
           IC的測試評估。
               一些結構更緊湊的儀器正在向個人計算機平臺轉移，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公司提供基于PCI和緊湊型PCI(cPCI)卡的信號分析儀和數(shù)字轉換器產(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動程序可支持Windows
           98/NT4/2000/XP、Linux和風河系統(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)字轉換器卡。