高频测试推动现代仪器设计发展

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显而易见，仪器设备发展的主要趋势是围绕着满足不断增长的高速串行接口以及广泛的新无线标准和产品。        这两个领域都需要微波功能，而这仅需要以往更为深奥的射频测试仪器。其不再难以实现。吉赫兹仪器和较强的功能正变得很普通。不要忘记，视频要求更高的清晰度，而电视和游戏要求更高的速度。
高速串行接口测试
        在新的用于连接处理器和内存及周边设备(PCI Express、XAUI、10Gigabit以太网等)的高速串行接口的推动下，已经产生一种新的仪器，这包括了从示波器和逻辑分析仪到BER测试仪和信号发生器(图1)。

        这些仪器具有高达20至50Gbit/s的输入采样率，以及极大的内部RAM来存储数以百万计的采样数据等特性。然后，专用的测试软件不仅可以测量通常速度和上升/下降时间，而且还提供与BER测试一样的先进的抖动测量和分析。首先，仪器制造商提供了针对特定接口的自动化测试软件，使得标准测试更快、更容易。
        串行数据测试一直是一个负担，不得不考虑很多位，以便计算协议并确定数据头、地址、特定编码、数据和错误码。目前，这些都已由软件自动实现，并提供多种显示选项。
        高速串行接口的测试已建立用于其他较慢串行接口和协议的自动测试软件，如RS-232、SPI、CAN、I2C、USB以及其他等，这使得串行通信和联网测试更快、更简单。此外，目前有什么产品没有采用这些接口和协议中的至少一种？
无线测试
        大规模增长的手机市场已经创立了所有新型的测试和测量要求。增加了数十种要求大量而严格兼容测试的新无线标准和应用，并且一些关键的需求变得更清晰。
        目前，我们已有能够处理这些问题的测试设备。先来看看一些趋势，这将推动快速增长的部分：
        增加整合：更多电路和功能都被集成到一颗芯片中，这包括了混合信号、数字/射频/线性的最基本部分。最重要的是，每种产品中有更多的射频电路，如蓝牙、GPS以及手机中Wi-Fi等。
        推至更高频谱：目前，2.4GHz是很常见的。但最新的射频电路工作在更高频段—用于802.11a WLAN和许多无绳电话的5.8GHz，3.1至10.6GHz的UWB频段，以及即将推出的60GHz射频系统。
        更复杂的调制方案：很少采用老式的AM或FM。目前，纯粹成熟的数字调制改善了数字数据传输的频谱效率。甚至将BPSK和QPSK与更高水平的调制方案(如M-QAM和先进编码的CDMA)进行简单比较。其中最新的最佳方案是OFDM，这是几乎每个新无线通信技术的基础，该方案需要高速FFT和IFFT。
        特殊的天线技术：多输入多输出(MIMO)被列入与WiMAX等一样的最新LAN标准。另外，设法将特别的聚束天线用于更新手机系统，来改善性能和系统功能。仅在最近才有了采用这些先进方法的测试系统。
        越来越多的复杂无线标准：这里列出简短的名单：GSM/GPRS/EDGE、WCDMA、HSPA、CDMA2000、EV-DO、LTE、UMB、WiMAX、Wi-Fi 802.11n、蓝牙、UWB、ZigBee、RFID、GPS/Galileo、卫星广播、卫星电视、HDTV、MediaFLO以及DVB-H等。
视频测试
        在众多应用中视频的加入更进一步增加了高频测试要求(图2)。考虑这些并不微妙的趋势：

        数字电视的崛起：我们看到目前HDTV应用的步伐更快。某种程度上，这是由于FCC强制模拟电视广播要在2009年2月17日结束。那些不立即购买新电视机的人们将需要数以百万计的数字模拟转换盒。此外，卫星电视(即全数字电视)多年来急剧增长，从有线电视公司抢走了部分业务。
        廉价的大屏幕：买得起的等离子、LCD、DLP以及其他的大屏幕电视机，引发消费趋势朝着更大和更高品质的家庭娱乐中心发展。这仅仅是个开始，更大的动作是经过改善的视频性能和互联网电视。
        互联网协议电视：IPTV是通过互联网提供的数字视频和音频。各大公司像AT＆T(U-verse)和Verizon(FiOS)等已经提供IPTV服务。但更重要的是如何提高到家庭的宽带连接，并具有处理视频流所要求速度的能力。
        视频点播：一旦解决了数字版权管理，VOD也将变得流行。其与通信技术问题相比是一个更为重要的内容保护问题。VOD目前可以使用，但存在容量限制。
        重新崛起的视频会议：这一应用早已经诞生，并获得几次重生。同所有数字技术和互联网一起，最终应该成为主流。
        手机电视：现在通过手机网络使得其形式受到限制。但不久，手机将单独内置电视接收器，这将从专门设计用于这一目的卫星来接收广播。
        监视激增：可能在隐藏表面之下的一个趋势，就是通过视频监控来连接这个世界。恐怖威胁以及在建筑物和街道上对更好的安全性的需求已经成为至关重要的，否则人们的最基本要求都难以保证。小型、廉价摄像头和互联网技术使其很容易大规模的实现。
        模拟视频测试一直是一个挑战。但是，它是全新的，与数字视频及其多种格式、压缩方式、屏幕尺寸和其他变量等完全不一样。
作者:Louis E. Frenzel
通信/测试编辑
《Electronic Design》