测试设备趋于更灵活的模块化
2014-11-06
对高频元器件、设备与系统设计工程师来说,测试设备是重要的支持工具,它必须准确、可靠,并且易于使用或者可编程。最近十年,随着用于命令、控制和数据处理的嵌入式微处理器的地位不断增强,仪器在功能性和灵活性方面发展到一个新水平。下面是对高频测量设备和相关软件的最近发展趋势的一些简单回顾。
总的趋势是,仪器将继续借助微处理器和数字信号处理器(DSP)的处理能力提高测量功能。例如,LECROY公司(WWW.LECROY.COM)提供的400MHZ和600MHZ WAVERUNNER XI实时示波器可提供5GSAMPLES/S的标准采样速率,并能将波形显示在10.4英寸液晶显示器上。采用液晶显示器使得仪器的厚度只有6英寸。
在采样速率更高的产品中,TEKTRONIX公司在其数字荧光示波器(DPO)系列中新增了DPO7000系列。新产品线包括500MHZ DPO7054、1GHZ DPO7104和2.5GHZ DPO7254。新型示波器采用硅锗(SIGE)前端技术,以便更宽的带宽范围捕获瞬态信号。DPO7254在4个频道上提供5GSAMPLES/S的采样速率,当只使用1个频道时具有4GSAMPLES/S的隔行扫描采样能力。DPO具有比LECROY仪器上LCD显示屏稍大一点的XGA显示屏。新款DPO系列产品起价14,000美元。
就纯粹的示波器功能性而言,LECROY的WAVEEXPERT系列示波器包括带宽为100GHZ的型号(图1)。该示波器利用基于PICOSECOND PULSE LABS公司(WWW.PICOSECOND.COM)的非线型传输线(NLTL)技术的前端,来获得高带宽。这些采样示波器具有优于20PS的时域反射测量(TDR)上升时间和10 MSAMPLES/S采样速率。
如今,仪器在保持强大测量性能的同时,体积变得越来越小,比如ANRITSU公司(WWW.US.ANRITSU.COM)的VNA MASTERS。尽管这些仪器采用电池供电,且为手持式设备(图2),但它们是全功能的双端口矢量网络分析仪,包括2MHZ~4GHZ和2MHZ~6GHZ的型号。
ADVANTEST公司(WWW.ADVANTEST.COM)已推出起始频率为9 KHZ 、最高频率分别为31.8GHZ和43 GHZ 的U3771和U3772便携式频谱分析仪。这些仪器的重量仅为6KG,外型尺寸为308×175×209MM,可以采用AC/DC电源或可充电电池供电,用于追踪监视卫星和陆地通信。
ROHDE&SCHWARZ公司的FSH3和FSH6也在手持式仪器内包括完整的微波频谱分析能力。分析仪的最高工作频率分别为3GHZ和6GHZ,信号探测范围非常广,具有从100HZ到1MHZ的分辨带宽。在分辨带宽为100HZ时,平均噪声水平通常为-135DBM。这个结构紧凑的分析仪外形尺寸仅为120×95×39MM,重量为0.65KG。
微波测试设备提供商曾经只有少数几家,包括惠普(现在的安捷伦)和WILTRON(现在的ANRITSU)公司。
在过去几年里,提供商的名单不断增长,许多曾经被认为提供软件或DC/AC参数测试的公司,如美国国家仪器有限公司(简称NI,WWW.NI.COM)和KEITHLEY INSTRUMENTS(WWW.KEITHLEY.COM)也加入这个行列。KEITHLEY INSTRUMENTS提供广泛的RF/微波交换解决方案,包括带宽为18GHZ或40GHZ、具有32个交换通道的S46型交换系统。这款高度为2U的机架系统被设计用来简化自动测试设备(ATE)系统中的任务交换,并利用内置GPIB端口提供简单控制。
NI也许是因为被众多测试工程师使用的LABVIEW编程软件而闻名,该公司增加了模块化RF/微波测试仪器,包括PXI-5671矢量信号发生器和PXI-5660矢量信号分析仪。这两款产品都以即插即用PXI的形式提供,与NI的各种软件工具一起工作。
PXI-5671是一种对数字信号进行上变频的矢量信号发生器。它工作频率为250KHZ至2.7GHZ,具有20MHZ的实时带宽,并能提供多种调制方式,包括AM、FM、ASK、FSK、MSK、GMSK、QPSK和QAM。该产品可以控制从-145DBM到+10DBM的输出电平。PXI-5660本质上是第一款分析仪产品型号,实际上也是采样速率为64 MSAMPLES/S的14B、2.7GHZ下变频器,能提供优于80DB的无杂散动态范围(SFDR)。
这些单卡仪器(INSTRUMENT-ON-A-CARD)代表着测试领域的另一种发展趋势,即在合成仪器(SI)中嵌入模块化系统甚至软件可编程系统。美国国防部已敦促制造商开发基于模块化硬件和可重新配置软件的合成仪器,以作为一种降低测试成本的途径。与基本硬件和软件工具之间采用标准接口的合成仪器,与虚拟仪器(VI)有所不同,后者是由软件定义通用硬件(比如用作频谱分析仪的数字转换器)的功能。
安捷伦的SI产品线包括N8241A任意波形发生器和N8201A频率下变频器。波形发生器具有一对14B、1.25GSAMPLES/S的输出通道,这些通道可被用于每通道带宽为500MHZ的差分输出,或带宽为1GHZ的单端输出。下变频器将3HZ至26.5GHZ的输入信号转换为7.5MHZ、21.4MHZ和300MHZ的中频(IF)输出。该仪器符合LXI(LAN EXTENSION FOR INSTRUMENTATION)标准,以提供与其它制造商的模块化仪器之间的互操作性。
除了军用模块化仪器,一些制造商还在寻求商用的解决方案。例如,AEROFLEX公司(WWW.AEROFLEX.COM)推出了用于WLAN IC的PXI测量仪器。该公司的PXI 3000系列产品基于3030 PXI型数字转换器和一些新的测试源代码,也可用于GSM/EDGE IC的测试评估。
一些结构更紧凑的仪器正在向个人计算机平台转移,比如PICO TECHNOLOGY公司(WWW.PICOTECH.COM)的PICOSCOPE 3000示波器。这些小型化产品约为VHS录像带大小,但具有2个测量通道,并在200MHZ输入模拟带宽下具有10GSAMPLES/S的采样速率。
ACQIRIS公司(WWW.ACQIRIS.COM)提供基于PCI和紧凑型PCI(CPCI)卡的信号分析仪和数字转换器产品线 ,包括具有2GSAMPLES/S采样速率、双测量通道和1GHZ带宽的AP240 PCI信号分析仪。高速PCI总线可以处理100MBPS的数据传输,该公司提供的广泛的软件驱动程序可支持WINDOWS 98/NT4/2000/XP、LINUX和风河系统公司的VXWORKS操作系统。此外,ACQIRIS公司还提供各种分辨率为8B、10B和12B的数字转换器卡。
