6種可測試高速通信信號的數(shù)字示波器

　　隨著電子設備越來越多地采用射頻和數(shù)字器件，測試設備正開始將一系列更高級的測量工具整合起來，用于高速通信信號測試。被普遍認為是實驗臺中心的數(shù)字示波器，也沒有回避這一波集成的浪潮。最新的機型設計了內置波形發(fā)生器、邏輯分析儀，以及串行協(xié)議和頻譜分析功能。

　　現(xiàn)代示波器不再只是一個時域測量工具。它已演變成為能夠進行頻域測量，從而能夠滿足長期演進（LTE）和無線局域網(wǎng)（WLAN）等無線通信系統(tǒng)的信號驗證和調試的需要。它使用快速傅里葉變換（FFT）功能或頻譜分析軟件，通過儀器內置的多種增強測試功能來執(zhí)行這些測量。

　　圖1：由于測試設備供應商集成了邏輯、協(xié)議和頻譜分析等功能，現(xiàn)代示波器已不再只是一個時域測量工具。（圖片由Thinkstock提供）。

　　在某些情況下，對于射頻通信信號測試，數(shù)字示波器可能比信號分析儀等頻域儀器更加可取。這對于頻率在3.1GHz至10.6GHz、數(shù)據(jù)速率高達 1024Mb/s的新興超寬帶（UWB）通信系統(tǒng)來說尤為如此。雖然信號分析儀具有更好的動態(tài)范圍和更小的失真，但對于信號分析，現(xiàn)代示波器卻具有更高測量帶寬和更多自動化功能的優(yōu)勢。

　　這里有6個具有頻域功能的最新數(shù)字示波器可用于通信器件的測試。

　　1. 是德科技的Infiniium V系列示波器

　　是德科技（Keysight Technologies）的Infiniium V系列示波器提供了從8GHz至33GHz的廣泛的測量帶寬，并且在所有型號上都具有4個模擬通道標準。最高帶寬型號——DSAV334A采樣示波器以 33GHz運行，兩個通道下的實時采樣率為80GS/s，四個通道下為40GS/s。該儀器支持2.10mVrms的本底噪聲和50mV/格的靈敏度，并且抖動測量基底低于100fs。

　　圖2：是德科技Infiniium V系列示波器。（圖片由Keysight提供）。

　　DSA334A示波器每通道內存深度為100Mpts，并且提供12.5Gbps硬件串行觸發(fā)和160位序列。對于頻域測量，它提供FFT功能，使用戶能夠實現(xiàn)高達33GHz的寬帶寬測量——其可以通過將儀器與下變頻器電路相結合來增加。有效位數(shù)（ENOB）大于5.5且雜散頻率動態(tài)范圍（SFDR）大于50dBc，可用于提高其頻譜分析功能的動態(tài)范圍。

　　Infiniium V系列示波器探測系統(tǒng)支持高達30GHz的瀏覽，并可針對更高的測量要求而升級。廣泛的軟件更新使示波器能夠測量LPDDR4、HDMI 2.0、100G以太網(wǎng)和MIPI標準的規(guī)范。另外，此系列中包含的33GHz混合信號示波器（MSO）除了4個模擬輸入以外，還可接受16個數(shù)字通道。

　　2. 泰克DPO70000SX高性能示波器

　　泰克（Tektronix）公司的DPO70000SX高性能示波器提供70GHz的實時測量帶寬，其采樣率為200GS/s且采樣分辨率為5ps。該示波器包含在一個緊湊的封裝中，可以與其它示波器模塊連接起來增加可用的通道數(shù)，同時保持通道至通道抖動低于500fs。

　　再加上SignalVu矢量分析軟件，該示波器能夠分析寬帶射頻信號，例如雷達、光相干網(wǎng)絡、電子戰(zhàn)（EW）或WLAN 802.11ac。示波器以全觸發(fā)能力工作時，該軟件能夠提供實時信號分析儀的功能，包括矢量信號分析、脈沖分析、藍牙或WLAN測試和頻譜分析等功能。

　　這些型號適用于單機（single-unit）系統(tǒng)——系統(tǒng)在單通道上支持高達70GHz帶寬，雙通道支持33GHz帶寬，四通道支持23GHz帶寬——或者每帶寬可打開兩倍通道數(shù)的雙機系統(tǒng)中。該系統(tǒng)采用異步時序交織（ATI）技術工作，該技術是泰克采用IBM鍺化硅（SiGe）器件所開發(fā)的。示波器將輸入信號分解，利用模數(shù)轉換器（ADC）將其轉換成數(shù)字格式，然后將其重建成寬帶信號的實時測量結果。

　　3. Pico Technology Picoscope 9341采樣示波器

　　Pico Technology公司設計Picoscope 9341采樣示波器的目的是用來分析兩個差分或4個單端高速信號，該示波器提供高達20GHz的帶寬，用于測試高達40Gb/s的數(shù)據(jù)速率。Pico Technology公司這款基于PC的儀器的特性包括：17.5ps輸入上升時間、14GHz觸發(fā)帶寬、雙通道16位采樣器、動態(tài)范圍為60dB的模數(shù)轉換器（ADC）。儀器工作在全測量帶寬時，典型的輸入噪聲為1.5mVrms，觸發(fā)抖動為1.8ps。

　　圖3：Pico Technology公司Picoscope 9341采樣示波器。（圖片由Pico公司提供）。

　　這款緊湊型示波器采用與Microsoft Windows XP直到Windows 8.1兼容的軟件，使用LAN或USB接口插入到計算機中。該軟件包括61個數(shù)學函數(shù)，138項自動測量，以及167個從1.54Mb/s到12.5Gb/s的標準通信掩模。它配備有頻譜模式測量，還提供了高達8Gb/s的5次諧波表征。

　　該機型可用于對串行數(shù)據(jù)信號——例如10Gb以太網(wǎng)、SONET/SDH STM64和FEC1071、10x光纖通道和InfiniBand——進行預一致性測試、故障查找和裕量測試。它還能測量HDMI、SATA和PCIe等串行總線上差分對之間的歪斜和串擾。示波器內置的9.5GHz光電轉換器針對標準的光通信信號的測試進行配置，其內置的信號發(fā)生器可用于測試設備輸入。

　　4. 福祿克ScopeMeter 190-504 II系列示波器

　　便攜式示波器也在設法添加頻譜分析功能。最新加入到福祿克手持式示波器產品線中的Scopemeter 190-504 II系列，提供了500MHz的測量帶寬和5GS/s的實時采樣率。該儀器支持帶FFT功能的頻域分析，能夠測試通信、導航和軍事設備。該儀器配有2個或 4個獨立隔離的輸入通道，每通道內存深度高達10，000個采樣值。

　　在捕獲波形現(xiàn)象——如瞬態(tài)和感應噪聲等方面，Scopemeter 190-504為快、慢和復雜信號配備了200ps的分辨率和自動觸發(fā)系統(tǒng)。在模塊的側面有一個USB端口，用于連接PC機和存儲設備。該示波器作為為實驗室外應用開發(fā)的手持機型，額定能夠承受灰塵、水滴、濕度和寬溫度的變化。

　　5. Teledyne Lecroy公司LabMaster 10 Zi-A系列數(shù)字示波器

　　Teledyne Lecroy（力科）公司最新的實時示波器——LabMaster 10 Zi-A，為測試下一代電氣和光纖通信鏈路提供了高測量帶寬。該旗艦機型可提供高達100GHz的帶寬和最大240GS/s的采樣率。儀器具有低抖動測量基底和14.1Gb/s的硬件串行觸發(fā)，其采樣時鐘的固有抖動只有50fs RMS。它還具有3.5ps上升時間和每通道存儲深度1024Mpts的特性。

　　單個采集模塊支持4個36GHz通道和2個65GHz通道。但它也可以連接到其他LabMaster 10 Zi-A模塊來極大增加可用輸入的數(shù)量，并同時減少測量通道之間的抖動。多機系統(tǒng)可通過連接20個額外模塊來支持多達80個36GHz通道，并且通道至通道抖動低于130fs。

　　采用高度模塊化設計、長存儲和高測量帶寬的目的是為了測試串行和射頻通信信號。它能夠測量10~16Gb/s的標準和超高速技術，如CEI-25/28、CEI-56以及相干光格式，包括DP-QPSK、16-QAM和MIMO等。

　　6. 羅德與施瓦茨RTE系列數(shù)字示波器

　　羅德與施瓦茨公司在其一系列R&S RTE數(shù)字示波器當中增加了測量帶寬高達2GHz的新機型——R&S RTE 1204。該產品可提供2個或4個輸入通道，其采樣率為5GS/s，每通道采集內存為10Mpts。在全測量帶寬下，采集速率超過100萬個波形每秒，靈敏度為500μV/格。此外，其上升時間低于175ps，分辨率為16位。

　　圖4：羅德與施瓦茨公司RTE系列數(shù)字示波器。（圖片由羅德與施瓦茨公司提供）。

　　R&S RTE1204機型配備了FFT功能，F(xiàn)FT功能集成在硬件層面，使得操作人員能夠測量高速RF信號的總諧波失真（THD）和功率譜密度（PSD）。1GHz帶寬下RMS噪聲為100μV以及有效位數(shù)超過7.0，能夠增加頻譜分析的動態(tài)范圍。

　　羅德與施瓦茨公司雖然尚未公布2GHz機型，但是最近為其1GHz RTE系列示波器升級了頻譜分析和頻譜圖選項，這使用戶能夠同時分析時域、頻譜、協(xié)議和邏輯信號。對于嵌入式設計測試，R&S RTE系列有一個MSO選項，具有高達400MHz的帶寬和16個輸入通道。