現(xiàn)代電子測量儀器的發(fā)展趨勢

　　現(xiàn)代電子測量儀器的發(fā)展趨勢

　　儀器性能更加優(yōu)異

　　儀器的性能更加優(yōu)異，測量功能更加強(qiáng)大，儀器的測量精度，測試靈敏度，測量的動態(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)分析儀的動態(tài)范圍高達(dá)143dB，Agilent83453A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)，Agilent86107A精密時(shí)基參考模塊，對小于100ns的時(shí)延，抖動為1.7psRMS(突破皮秒抖動瓶頸)，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)大的測量功能被賦予單臺儀表中，如Agilent公司的8960系列無線綜合測試儀(集移動手機(jī)和基站的射頻測試與協(xié)議測試于一身);ESG/PSG矢量信號源可以靈活產(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;MSO混合信號示波器(2/4個(gè)模擬測量通道 16個(gè)邏輯分析通道)使單臺儀器同時(shí)具備示波器和邏輯分析儀的功能;Infiniium示波器內(nèi)裝VSA矢量信號分析軟件后也成為世界上測量分析帶寬最寬的矢量信號分析儀。

　　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，越來越多的儀器選用以Windows軟件和Intel芯片為平臺，采用WindowsGUI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語言捕獲屏幕圖像，用Excel語言繪制的波形數(shù)據(jù)，用Excel語言捕獲測量數(shù)據(jù)，易于自由地從互聯(lián)網(wǎng)下載和升級最新的軟件版本，利用WindowsHelp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，話音控制可解決雙手同時(shí)被占用時(shí)操作儀器的問題，通過網(wǎng)絡(luò)控制儀器操作，并用基于MSWindows和MSVisualStudio實(shí)現(xiàn)測試自動化;另外，儀器內(nèi)部的VBA軟件可有效地幫助實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程中的測試自動化

　　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、CDRW驅(qū)動器、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)部硬盤驅(qū)動器等)。特別值得一提的是，在軍工等特殊行業(yè)，測試數(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(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)室完成測試任務(wù)后，卸出硬盤，單獨(dú)運(yùn)輸儀器至測試現(xiàn)場(如戰(zhàn)地)，再由操作人員取出隨身攜帶的硬盤裝入儀器，再進(jìn)行現(xiàn)場測量，從而保證了數(shù)據(jù)的安全性和保密性。

　　測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，儀器的硬件和測試軟件及仿真軟件的結(jié)合越來越緊密。首先，硬件的模塊化設(shè)計(jì)，使得通過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試解決方案，如Agilent公司的DAC-J寬帶示波器86100C，通過插入不同的模塊并配以不同軟件，該儀器可成為抖動分析儀，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，軟件無線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，通過與不同的數(shù)據(jù)采集前端(如VXI結(jié)構(gòu)的矢量信號分析儀，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分析儀。

　　同時(shí)，其捕獲的信號和數(shù)據(jù)分析的結(jié)果可以作為EDA仿真軟件(如Agilent公司的ADS高級設(shè)計(jì)仿真軟件)的數(shù)據(jù)輸入來源，用于驅(qū)動ADS高級設(shè)計(jì)仿真軟件進(jìn)行部件及系統(tǒng)級仿真;并且，ADS高級設(shè)計(jì)仿真軟件的仿真結(jié)果可送入Agilent公司的ESG/PSG矢量信號源產(chǎn)生出信號通過VSA矢量信號分析儀的捕獲和分析，反過來可進(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、測量和驗(yàn)證的有機(jī)結(jié)合。以AgilentADS高級設(shè)計(jì)仿真軟件為代表的EDA軟件，通過與Agilent公司測試儀器(包括:頻譜分析儀，網(wǎng)絡(luò)分析儀，信號源，示波器，邏輯分析儀等)的動態(tài)鏈接，從而實(shí)現(xiàn)了測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足需要的測量解決方案的目的。

　　自動測試系統(tǒng)的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀

　　隨著測量儀器功能的不斷提高和完善，與其相關(guān)的自動測試系統(tǒng)(特別是軍用ATS測試系統(tǒng))的組建與發(fā)展也經(jīng)歷了從臺式儀器ATS系統(tǒng)到卡式儀器ATS系統(tǒng)，從卡式儀器ATS系統(tǒng)到卡式儀器與臺式儀器混合的ATS系統(tǒng)的發(fā)展過程。到目前為止，VXI結(jié)構(gòu)的儀器(主要對于大通道數(shù)的數(shù)字信號測量)與GPIB標(biāo)準(zhǔn)的臺式儀器(主要對于性能要求嚴(yán)格的射頻/微波信號測量)相結(jié)合組建ATS測試系統(tǒng)已成為軍用ATS測試系統(tǒng)普遍遵從的主流原則和典范。這與以美國為代表的軍工用戶在90年代提倡的采用COTS(CommercialOff-the-Shelf)流行商用儀器來構(gòu)建軍用ATS測試系統(tǒng)有很大關(guān)系，它可以極大地降低整個(gè)測試系統(tǒng)的組建、開發(fā)、維護(hù)、替換和升級的成本。

　　但是，由于軍工行業(yè)系統(tǒng)研制周期和認(rèn)證周期相對較長，系統(tǒng)維護(hù)和需要支持的周期通常在10年至20年，而民用科技的發(fā)展日新月異，流行商用儀器的更新速度越來越快，一些COTS產(chǎn)品在軍工行業(yè)被大規(guī)模全面使用之前就已廢型和停產(chǎn)，對于已定型的測試系統(tǒng)的維護(hù)和支持成為軍工客戶面臨的最大問題，特別是那些基于特定硬件而開發(fā)的測試軟件(TPS)的維護(hù)、支持和更新更是面臨巨大的挑戰(zhàn)。這一點(diǎn)在中國的客戶群中也遇到了同樣的問題。如何實(shí)現(xiàn)硬件的可互換性和軟件的可互操作性成為保證整個(gè)系統(tǒng)生命力和生命周期的關(guān)鍵。與此同時(shí)，軍用ATS測試系統(tǒng)還要滿足其可靠性、機(jī)動性和靈活性的要求，并盡可能地降低開發(fā)、維護(hù)的成本，節(jié)省人力資源，改進(jìn)硬件的現(xiàn)場替換效率和維修中心替換效率，改進(jìn)武器系統(tǒng)快速應(yīng)對地區(qū)乃至全球支持的戰(zhàn)略要求。