電子測(cè)量?jī)x器的新發(fā)展

電子測(cè)量儀器的新發(fā)展

進(jìn)入21 世紀(jì)以來(lái)，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展已難以用日新月異來(lái)描述。新工藝、新材料、新的制造技術(shù)催生了新的一代電子元器件，同時(shí)也促使電子測(cè)量技術(shù)和電子測(cè)量?jī)x器產(chǎn)生了新概念和新發(fā)展趨勢(shì)。本文擬從現(xiàn)代電子測(cè)量?jī)x器發(fā)展的三個(gè)明顯特點(diǎn)入手，以供讀者參考。

現(xiàn)代電子測(cè)量?jī)x器的發(fā)展趨勢(shì)

儀器性能更加優(yōu)異

　　儀器的性能更加優(yōu)異，測(cè)量功能更加強(qiáng)大，儀器的測(cè)量精度，測(cè)試靈敏度，測(cè)量的動(dòng)態(tài)范圍等都達(dá)到了前所未有的高度。例如，Agilent 公司的PSA 頻譜分析儀的測(cè)量靈敏度高達(dá)—169dBm(接近物理界熱噪聲—174dBm) ， PNA 網(wǎng)絡(luò)分析儀的動(dòng)態(tài)范圍高達(dá)143dB ， Agilent 83453A 高分辨率分光計(jì)分辨帶寬=0.0001nm(亞皮米) (突破皮米分辨帶寬的壁壘) ，Agilent 86107A 精密時(shí)基參考模塊，對(duì)小于100ns 的時(shí)延，抖動(dòng)為1.7ps RMS( 突破皮秒抖動(dòng)瓶頸) ，DSO80000系列的示波器， 其單一A/D 芯片具有20GSa/s 實(shí)時(shí)高采樣率，使之成為世界上采樣率最快的示波器(40GSa/s 實(shí)時(shí)采樣率，13GHz 帶寬) 。另

外，更多強(qiáng)大的測(cè)量功能被賦予單臺(tái)儀表中，如Agilent 公司的8960系列無(wú)線(xiàn)綜合測(cè)試儀(集移動(dòng)手機(jī)和基站的射頻測(cè)試與協(xié)議測(cè)試于一身) ； ESG/PSG矢量信號(hào)源可以靈活產(chǎn)生包括連續(xù)波/調(diào)幅/調(diào)頻/調(diào)相/脈沖調(diào)制，全制式通信協(xié)議( GSM/ EDGE/ WCDMA/ TD2SCDMA/CDMAOne/CDMA2000/CDMA20001X2EV/藍(lán)牙/WLAN/PHS/PDC/NADC/DECT/TETRA等) ，任意波形及用于今后的其他信號(hào)；MSO 混合信號(hào)示波器(2/4 個(gè)模擬測(cè)量通道+16 個(gè)邏輯分析通道) 使單臺(tái)儀器同時(shí)具備示波器和邏輯分析儀的功能； Infiniium示波器內(nèi)裝VSA 矢量信號(hào)分析軟件后也成為世界上測(cè)量分析帶寬最寬的矢量信號(hào)分析儀。

儀器與計(jì)算機(jī)融為一體

　　儀器和計(jì)算機(jī)技術(shù)的前所未有的融合。首先，越來(lái)越多的儀器選用以Windows 軟件和Intel 芯片為平臺(tái)，采用Windows GUI 和基于軍用標(biāo)準(zhǔn)的軟件，用Windows 軟件代替儀器內(nèi)部操作軟件，并易于與MS辦公室應(yīng)用軟件連接，充分發(fā)揮其效能，如Agilent公司的儀器可用Word 語(yǔ)言捕獲屏幕圖像，用Excel語(yǔ)言繪制的波形數(shù)據(jù)，用Excel 語(yǔ)言捕獲測(cè)量數(shù)據(jù)，易于自由地從互聯(lián)網(wǎng)下載和升級(jí)最新的軟件版本，利用Windows Help 提高了儀器操作學(xué)習(xí)的方便性；同時(shí)，觸摸屏被廣泛利用，話(huà)音控制可解決雙手同時(shí)被占用時(shí)操作儀器的問(wèn)題，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)控制儀器操作，并用基于MS Windows 和MS Visual Studio 實(shí)現(xiàn)測(cè)試自動(dòng)化；另外，儀器內(nèi)部的VBA 軟件可有效地幫助實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中的測(cè)試自動(dòng)化。
 
       其次，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)被大量應(yīng)用到儀器之中，使得儀器具備了更加先進(jìn)的連通性，如Agilent 公司的儀器大都具備采用了USB 接口，LAN 接口，GPIB 接口。同時(shí)，也安裝了標(biāo)準(zhǔn)光標(biāo)指示器(鼠標(biāo)、跟蹤球、觸摸鍵、操縱桿等)和其他部件(鍵盤(pán)、CD RW 驅(qū)動(dòng)器、直接連結(jié)打印機(jī)的并行接口，用于外部監(jiān)視器的VGA 輸出，內(nèi)部硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器等) 。特別值得一提的是，在軍工等特殊行業(yè)，測(cè)試數(shù)據(jù)的安全性和保密性要求格外重要，為此，Agilent 公司在儀器上設(shè)計(jì)了可卸出的硬盤(pán)(如PNA 矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀和Infiniium 示波器) ，使工作人員在實(shí)驗(yàn)室完成測(cè)試任務(wù)后，卸出硬盤(pán)，單獨(dú)運(yùn)輸儀器至測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)(如戰(zhàn)地) ，再由操作人員取出隨身攜帶的硬盤(pán)裝入儀器，再進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，從而保證了數(shù)據(jù)的安全性和保密性。

測(cè)試及仿真軟件在儀器中廣泛應(yīng)用

　　隨著計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度和處理數(shù)據(jù)能力的不斷增加，及計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的廣泛應(yīng)用，儀器的硬件和測(cè)試軟件及仿真軟件的結(jié)合越來(lái)越緊密。首先，硬件的模塊化設(shè)計(jì)，使得通過(guò)不同的硬件模塊組合配以不同的軟件，從而形成不同功能的儀器和不同的測(cè)試解決方案，如Agilent 公司的DAC-J 寬帶示波器86100C ，通過(guò)插入不同的模塊并配以不同軟件，該儀器可成為抖動(dòng)分析儀，寬帶示波器，數(shù)字通信分析儀，時(shí)域反射分析儀；此外，VXI 結(jié)構(gòu)的測(cè)試儀器更加充分地解釋了模塊化結(jié)構(gòu)儀器的靈活配置和應(yīng)用。

　　其次，軟件無(wú)線(xiàn)電的概念已有了全新的解釋和現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用，Agilent 公司的89601A 矢量分析軟件是實(shí)現(xiàn)這一理念的最好例證，它利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)學(xué)運(yùn)算和數(shù)據(jù)處理能力將大量的數(shù)字信號(hào)處理功能和數(shù)據(jù)分析功能充分展現(xiàn)在計(jì)算機(jī)軟件之中，通過(guò)與不同的數(shù)據(jù)采集前端(如VXI 結(jié)構(gòu)的矢量信號(hào)分析儀，頻譜分析儀， Infiniium 數(shù)字示波器) 相結(jié)合，組合出不同功能的矢量信號(hào)分析儀。

　　同時(shí)，其捕獲的信號(hào)和數(shù)據(jù)分析的結(jié)果可以作為EDA 仿真軟件(如Agilent 公司的ADS 高級(jí)設(shè)計(jì)仿真軟件) 的數(shù)據(jù)輸入來(lái)源，用于驅(qū)動(dòng)ADS 高級(jí)設(shè)計(jì)仿真軟件進(jìn)行部件及系統(tǒng)級(jí)仿真；并且，ADS 高級(jí)設(shè)計(jì)仿真軟件的仿真結(jié)果可送入Agilent 公司的ESG/PSG矢量信號(hào)源產(chǎn)生出信號(hào)通過(guò)VSA 矢量信號(hào)分析儀的捕獲和分析，反過(guò)來(lái)可進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)與真實(shí)產(chǎn)品之間的數(shù)據(jù)驗(yàn)證，即實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、仿真、測(cè)量和驗(yàn)證的有機(jī)結(jié)合。以Agilent ADS 高級(jí)設(shè)計(jì)仿真軟件為代表的EDA 軟件，通過(guò)與Agilent 公司測(cè)試儀器(包括:頻譜分析儀，網(wǎng)絡(luò)分析儀，信號(hào)源，示波器，邏輯分析儀等) 的動(dòng)態(tài)鏈接，從而實(shí)現(xiàn)了測(cè)量域與仿真域的有機(jī)結(jié)合，在設(shè)計(jì)、仿真和驗(yàn)證之間架起了橋梁，從而加速設(shè)計(jì)，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，完善系統(tǒng)及部件的半實(shí)物仿真手段，達(dá)到迅速拓展?jié)M足需要的測(cè)量解決方案的目的| 壓差計(jì)| 水活度儀| 邏輯分析儀| 扭力計(jì)| 色度計(jì)。

展望未來(lái)

　　綜上所述，21 世紀(jì)的電子測(cè)量?jī)x器隨著芯片技術(shù)和DSP 技術(shù)的發(fā)展將達(dá)到前所未有的高性能，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)與儀器的進(jìn)一步融合

， 儀器的易操作性，易升級(jí)性，測(cè)量能力，數(shù)據(jù)處理和分析能力，都得到了大幅度提高。與此同時(shí)，軟件無(wú)線(xiàn)電正越來(lái)越多地被應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域， 仿真技術(shù)將為用戶(hù)的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證提供了更加強(qiáng)大和方便的工具。