示波器作为时域电子测量仪器,广泛应用于测量领域。无论是在电子电路和电子信息系统的研发、实验和培训中,还是在制造、故障诊断、测试和检测等领域,示波器随处可见。
随着信息通信技术的不断创新发展,各种行业标准的出台,通信设备、计算机、消费电子等终端产品在研发、设计和生产中的技术和环境要求越来越高,这对示波器的应用提出了更高的要求。
江苏鲁阳电子仪器集团有限公司副总经理韩谷成在接受《中国电子报》记者采访时表示,示波器作为测量领域的基础仪器,要满足快速发展的电子信息产业的需求。示波器技术的发展趋势主要包括以下几点:从性能上看,一是向高带宽、高采样率发展。最具代表性的T70000系列和8000系列,最高带宽达到20GHz,采样率达到50GS/s,表明该示波器可以对微波和光电信号进行高速测量和准实时分析;其次,示波器的波形捕获率大幅提升,从10年前的每通道数千帧提升到现在的每通道30万帧,为发现信息系统底层相关节点的随机、偶发性间歇性故障提供了快速搜索和有效的统计分析,提高了故障诊断的效率。第三,解决了采样率和存储深度之间的矛盾。在过去,高采样率导致低存储容量。目前采用高速大规模FPGA(现场可编程门阵列)嵌入高性能微处理器CPU和RAM(随机存取存储器)的ASIC(专用集成电路)设计技术,采用快速分段存储技术和硬盘存储来解决这一矛盾。现代示波器的核心信号处理系统“采集、存储、处理、分析、显示、控制”全程并行工作,流水线操作全部由硬件实现。随着其他新技术的应用,在最高采样率和高捕获率下,实时存储深度得到了极大的扩展。安捷伦DSO/DSA90000A系列示波器已经实现了40GS/s的采样率,每个通道同时达到1G的存储深度,存储深度为1G。
从测试功能来看,随着电子信息设备的快速发展和测试需求的多样化,示波器不断向多功能方向发展。目前,数字存储示波器不仅仅是一种时域测量仪器,还延伸到许多领域的测量。利用高性能微处理器和ASIC,可以同时在频域、数据域和统计域对被测系统的多个节点进行测量和分析。目前示波器的功能分类已经非常模糊,基本的通用测量仪器如示波器、信号源等都可以集成到一个系统中,功能综合化趋势明显。
Like公司通用数字示波器中国区应用工程师李海龙表示,未来数字示波器将同时向两个方向发展:不断提升基础性能,包括前端模拟带宽、实时采样率、波形处理速度和更大的波形存储容量,以满足电子行业快速进步的需求;同时,包括示波器在内的测试仪器应该更加人性化、更加方便、更加有效地被用户操作,示波器平台应该加入更加丰富的软件功能,以满足客户日益多样化的需求。
近年来,国内厂商在数字示波器的市场开拓和技术创新方面取得了很大的成绩。但是,国内企业与国外企业相比,还有很大差距。比如产品主要针对中低端市场,技术含量低,利润低。
业内人士表示,国内企业要想在这个市场生存下来,杀出一条血路,就必须向高端产品发展。
RIGOL总裁助理谢振宝为记者做了如下分析。他说,示波器按照带宽可以简单分为低端、中端和高端市场。一般情况下,低端示波器市场在500MHz以下,中端市场在500MHz-1GHz,高端市场在1GHz以上。2007年低端市场占比最大,出货量接近整个市场的80%,市值接近50%。中端市场出货量超过15%,市场份额约33%;高端示波器虽然只占出货量的5%左右,但由于价格相对较高,占据了17%的市场份额。
他表示,从数据中可以看出,占比最大的市场是低端示波器市场,RIGOL目前的主要目标就是这个市场。这个市场分布范围广,技术应用多,对示波器的通用能力提出了严峻的挑战。如果国产产品和技术在这个市场经受住了考验,不断锤炼,技术沉淀可以更深更厚,在此基础上不断向中档示波器进军,形成技术上的过渡和升华,那么80%的市场就完成了,这是极具挑战性的,也是非常有吸引力的。总之,走一条从低端到高端的循序渐进的路线,更适合中国的企业,更适合中国目前的技术发展状况,更适合中国的市场需求。
上海横河国际贸易有限公司嵌入式测试项目部总监尹晓刚告诉记者,中国示波器厂商进入高端产品市场没有捷径可走。他们必须在R&D进行长期和大规模的投资,不断提高他们的R&D能力,并努力尽快开发出具有自主产权的高端采集和处理芯片。
同时,他认为中国示波器厂商应该进一步提高生产技术,通过与国外一些大公司合作或者通过不断总结提高自己来提高自己的水平。“国内厂商的示波器功能更先进。如果没有非常好的质量保证,用户最终会流失。”最后,他强调道中国示波器行业要想在市场经济中赢得一席之地,不仅要准确分析国外公司的产品现状和发展趋势,还要认真分析国内市场和需求情况,自己能做什么,不能盲目跟风。应该实事求是地分析自己的实际水平,研发符合中国市场特点,满足中国各层次用户需求的产品。韩谷城告诉记者,“不管示波器功能如何发展,首先要做好示波器系统。”“他强调,中国示波器行业仍然有能力开发高端示波器,也有机会参与市场竞争。示波器向高性能发展,技术的实现依赖于微处理器的快速发展,高速大规模FPGA的快速发展,以及价格的下降。这就为R&D提供了技术基础,生产大部分中档通用示波器及其处理芯片可以在世界各地购买,这已经不是问题。问题在于国内外示波器在工艺设计、材料应用、可靠性等方面差距较大,需要示波器行业下大力气解决。
对于电子学科来说,示波器是基础实验室必备的测量工具,也是配置最大的仪器。高校对示波器的需求巨大。前几年建设大学实验室的世行贷款项目,采购示波器最多。
高校的示波器有两种,教学实验室用的低端示波器和科研用的高端示波器。所以,如何在这个市场上占据一席之地,各个厂商都有自己的招数。
数字时代大量应用混合信号技术,混合信号示波器是测试工具中社会技术的发展趋势,所以学校要培养学生熟悉这类测试工具。RIGOL于2006年推出DS1000CD系列产品。到目前为止,该系列产品是世界上唯一一款带有16通道逻辑分析仪的低端示波器,非常适合目前学校的教学需求。现在,很多著名大学都和RIGOL有合作。
高校教学实验室和科研实验室对示波器的要求完全不同。对于教学实验室,安捷伦主要提供价格较低的DSO3000系列示波器,提供一些独特的功能,让学生熟悉更多的技术。比如DSO3000支持DSP滤波技术和通过/失败测试功能;为科研实验室提供低成本、高性能的示波器,如除1GHz、500MHz、350MHz带宽外的低成本、100MHz混合信号示波器,方便在需要测试混合信号时作为支持矢量信号分析的系列示波器使用,如单片机、FPGA等。利用无线测试领域的标准测试软件89601对各种无线信号进行测试分析,安捷伦为非Windows平台的示波器带来了电源自动测试软件,大大降低了成本。