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展趨勢的一些簡單回顧。
總的趨勢是,儀器將繼續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,用于追蹤監視衛星和陸地通信。
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。這款高度為2U的機架系統被設計用來簡化自動測試設備(ATE)系統中的任務交換,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,能提供優于80DB的無雜散動態范圍(SFDR)。
這些單卡儀器(INSTRUMENT-ON-A-CARD)代表著測試領域的另一種發展趨勢,即在合成儀器(SI)中嵌入模塊化系統甚至軟件可編程系統。美國國防部已敦促制造商開發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任意波形發生器和N8201A頻率下變頻器。波形發生器具有一對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和風河系統公司的VXWORKS操作系統。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。
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