從儀器本身的硬件指標來看,其精度和靈(líng)敏度越來越高,動態(tài)範圍越來越大。回顧測量儀器的發展曆史,以往的測量儀器主要應用於航空、航(háng)天和國防領域,人們關注的重點(diǎn)是高性能(néng)。自20世紀90年代初(chū)期以來,儀器的應用越來越針對商用市場。
電(diàn)子技術的不斷發展,速率、帶寬的持續提高,各種無線通信(xìn)應用的日益普及,這對電子測量儀器的要求越來越高。
儀器性能持續發展
首先,從儀器本身的硬件(jiàn)指標來看,其精度和靈敏度越來越高,動態範圍越來(lái)越大(dà)。以目前安捷倫公司的產品(pǐn)為例,高性能的頻譜分析(xī)儀PSA靈(líng)敏度達-169dBm,幅度精度達0.23dB;高性(xìng)能的網絡分析儀PNA動態範圍可(kě)達43dB,這樣的指標實際上已接近極限值。
其次,就儀器的功能和測量能力而言,集多功能於一身的(de)儀器越來越多。在數字(zì)電(diàn)路測試領域,安捷倫率先(xiān)推出的混(hún)合信號示波器就是其中的一個典型實例。該係列儀器將示(shì)波器和邏輯分析儀的功能相結合,使用戶既(jì)可用它進行數字電路的邏輯分析、時序(xù)檢測,又可在發現問題後方便地將儀器轉換成2通道至4通道的示波器,對波形進行觀測,完成對模擬信號的測試;E5515C無線(xiàn)通信綜測儀集信號源、頻譜分析、信令分析、基帶信號分析等多種測試功能(néng)於一體,用於GSM、CDMA等(děng)各種製式的手機研發及生產測試;矢量信(xìn)號分析儀VSA與89601A矢(shǐ)量信號分析軟件及高性能的示波(bō)器相結合(hé),可以對高達6GHz帶寬的信號進行分析。
再者,數(shù)字電路測量儀器向微波化發展。隨著CPU及數據傳輸速率的不斷提高,數字電路的測試(shì)範疇早(zǎo)已(yǐ)從基帶、低頻跨入射頻、微波領(lǐng)域直至光波領(lǐng)域,越來越多(duō)的微波及光波技術(shù)應用於(yú)數字電路測量。安捷倫近期推出了高達13GHz的示波器,基於微波網絡(luò)分析儀的物理(lǐ)層分析係統(PLTS)已逐(zhú)漸成為從事高速數字電路設計(jì)與研發工作的必備測量(liàng)工具。
儀(yí)器與計算機技(jì)術趨於融(róng)合(hé)
回顧測量儀器的發展曆史,以往的測量儀器主要應用於航空、航(háng)天和國防領域,人們關注的重點(diǎn)是高(gāo)性能。自20世紀90年(nián)代初期以來,儀器的應用越來越針對商用市場。
如何針對商用市場的需求,降低(dī)儀器價格成為業界關注的焦點。在電腦日益普及的今天,利用成熟的計算機技術,強調儀器與電腦的結合,以此降低儀器成本、縮短研發周(zhōu)期已成為趨勢。在儀器的結構方麵,Wintel的概念被廣為采(cǎi)用,即Windows的界麵加上Intel的CPU作為儀器的核(hé)心,這樣儀器的(de)性能可以隨著計算機技術的發展而不斷快速提高。
采用Windows界麵,使儀器(qì)使用者可以像(xiàng)在普通電腦上那樣用鼠標進行控製,還可以方便(biàn)地借助WindowsOffice的(de)各種軟件對測量結果進(jìn)行分析、存檔。例如將示(shì)波器上的波形調入Word中(zhōng),或用(yòng)Excel對測量的數據進行後(hòu)處理。
利用像Windows那樣的Help菜單,很容易將原來(lái)必備的厚厚的(de)說明書變成隨機的文件,供使用者方便地查詢。同時,手冊的漢化也(yě)變得簡單易行。
隨著USB、LAN等接口的廣為(wéi)采用,儀器將可以方便地與(yǔ)外設及互聯網相聯,儀器的(de)軟件升級可以從網上直接下載完成。
軟硬件技(jì)術有機結合
計算機輔助(zhù)設計及仿真的不斷普及,使得儀器硬件與軟件的融(róng)合漸成趨勢。以無線通信的迅速發展為(wéi)例,新(xīn)的體製、標準不斷推出。
在研發方麵,完全(quán)通過硬件完成研發工作並不(bú)斷跟蹤標準的變化(huà)變得越來越困難。借助軟件,通過計算機的仿真(zhēn)軟件及其數據庫生成相應的信號數(shù)據,可(kě)將(jiāng)數據送(sòng)入硬(yìng)件信(xìn)號發生器,經調製而產生射頻信號,再將其送(sòng)入矢量信號分(fèn)析儀進行分析。通過調整軟件中的響應參數,可以在硬件的分析儀上觀(guān)察其影響及相應的變化。與此同時,硬件產(chǎn)生的真實信號,又可(kě)送入軟件作為建模的依(yī)據(jù),完(wán)成建模(如圖所示)。軟硬件的有機結合可以簡化研(yán)發的過程,加快產品上市的速度,縮(suō)短研發周期,降低(dī)成本。
綜上所述,伴隨著技術的日益進步,儀器、儀表的性能在持續不斷(duàn)地提高。儀器與計算機技術的融合、軟件與硬件技術的融合(hé)已成為測試儀表發展的主要趨勢(shì)。
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