測試設備趨于更靈活的模塊化
2014-11-06
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。最近十年,隨著用于命令、控制和數據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)借助微處理器和數字信號處理器(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品中,TEKTRONIX公司在其數字熒光示波器(DPO)系列中新增了DPO7000系列。新產品線包括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(WWW.PICOSECOND.COM)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(WWW.US.ANRITSU.COM)的VNA MASTERS。盡管這些儀器采用電池供電,且為手持式設備(圖2),但它們是全功能的雙端口矢量網絡分析儀,包括2MHZ~4GHZ和2MHZ~6GHZ的型號。
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只有少數幾家,包括惠普(現在的安捷倫)和WILTRON(現在的ANRITSU)公司。
在過去幾年里,提供商的名單不斷增長,許多曾經被認為提供軟件或DC/AC參數測試的公司,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,并能提供多種調制方式,包括AM、FM、ASK、FSK、MSK、GMSK、QPSK和QAM。該產品可以控制從-145DBM到+10DBM的輸出電平。PXI-5660本質上是第一款分析儀產品型號,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字轉換器)的功能。
安捷倫的SI產品線包括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系列產品基于3030 PXI型數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(WWW.PICOTECH.COM)的PICOSCOPE 3000示波器。這些小型化產品約為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(WWW.ACQIRIS.COM)提供基于PCI和緊湊型PCI(CPCI)卡的信號分析儀和數字轉換器產品線 ,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的數據傳輸,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的數字轉換器卡。
