6种可测试高速通信信号的数字示波器

　　随着电子设备越来越多地采用射频和数字器件，测试设备正开始将一系列更高级的测量工具整合起来，用于高速通信信号测试。被普遍认为是实验台中心的数字示波器，也没有回避这一波集成的浪潮。最新的机型设计了内置波形发生器、逻辑分析仪，以及串行协议和频谱分析功能。

　　现代示波器不再只是一个时域测量工具。它已演变成为能够进行频域测量，从而能够满足长期演进（LTE）和无线局域网（WLAN）等无线通信系统的信号验证和调试的需要。它使用快速傅里叶变换（FFT）功能或频谱分析软件，通过仪器内置的多种增强测试功能来执行这些测量。

　　图1：由于测试设备供应商集成了逻辑、协议和频谱分析等功能，现代示波器已不再只是一个时域测量工具。（图片由Thinkstock提供）。

　　在某些情况下，对于射频通信信号测试，数字示波器可能比信号分析仪等频域仪器更加可取。这对于频率在3.1GHz至10.6GHz、数据速率高达 1024Mb/s的新兴超宽带（UWB）通信系统来说尤为如此。虽然信号分析仪具有更好的动态范围和更小的失真，但对于信号分析，现代示波器却具有更高测量带宽和更多自动化功能的优势。

　　这里有6个具有频域功能的最新数字示波器可用于通信器件的测试。

　　1. 是德科技的Infiniium V系列示波器

　　是德科技（Keysight Technologies）的Infiniium V系列示波器提供了从8GHz至33GHz的广泛的测量带宽，并且在所有型号上都具有4个模拟通道标准。最高带宽型号——DSAV334A采样示波器以 33GHz运行，两个通道下的实时采样率为80GS/s，四个通道下为40GS/s。该仪器支持2.10mVrms的本底噪声和50mV/格的灵敏度，并且抖动测量基底低于100fs。

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

　　DSA334A示波器每通道内存深度为100Mpts，并且提供12.5Gbps硬件串行触发和160位序列。对于频域测量，它提供FFT功能，使用户能够实现高达33GHz的宽带宽测量——其可以通过将仪器与下变频器电路相结合来增加。有效位数（ENOB）大于5.5且杂散频率动态范围（SFDR）大于50dBc，可用于提高其频谱分析功能的动态范围。

　　Infiniium V系列示波器探测系统支持高达30GHz的浏览，并可针对更高的测量要求而升级。广泛的软件更新使示波器能够测量LPDDR4、HDMI 2.0、100G以太网和MIPI标准的规范。另外，此系列中包含的33GHz混合信号示波器（MSO）除了4个模拟输入以外，还可接受16个数字通道。

　　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的实时测量带宽，其采样率为200GS/s且采样分辨率为5ps。该示波器包含在一个紧凑的封装中，可以与其它示波器模块连接起来增加可用的通道数，同时保持通道至通道抖动低于500fs。

　　再加上SignalVu矢量分析软件，该示波器能够分析宽带射频信号，例如雷达、光相干网络、电子战（EW）或WLAN 802.11ac。示波器以全触发能力工作时，该软件能够提供实时信号分析仪的功能，包括矢量信号分析、脉冲分析、蓝牙或WLAN测试和频谱分析等功能。

　　这些型号适用于单机（single-unit）系统——系统在单通道上支持高达70GHz带宽，双通道支持33GHz带宽，四通道支持23GHz带宽——或者每带宽可打开两倍通道数的双机系统中。该系统采用异步时序交织（ATI）技术工作，该技术是泰克采用IBM锗化硅（SiGe）器件所开发的。示波器将输入信号分解，利用模数转换器（ADC）将其转换成数字格式，然后将其重建成宽带信号的实时测量结果。

　　3. Pico Technology Picoscope 9341采样示波器

　　Pico Technology公司设计Picoscope 9341采样示波器的目的是用来分析两个差分或4个单端高速信号，该示波器提供高达20GHz的带宽，用于测试高达40Gb/s的数据速率。Pico Technology公司这款基于PC的仪器的特性包括：17.5ps输入上升时间、14GHz触发带宽、双通道16位采样器、动态范围为60dB的模数转换器（ADC）。仪器工作在全测量带宽时，典型的输入噪声为1.5mVrms，触发抖动为1.8ps。

　　图3：Pico Technology公司Picoscope 9341采样示波器。（图片由Pico公司提供）。

　　这款紧凑型示波器采用与Microsoft Windows XP直到Windows 8.1兼容的软件，使用LAN或USB接口插入到计算机中。该软件包括61个数学函数，138项自动测量，以及167个从1.54Mb/s到12.5Gb/s的标准通信掩模。它配备有频谱模式测量，还提供了高达8Gb/s的5次谐波表征。

　　该机型可用于对串行数据信号——例如10Gb以太网、SONET/SDH STM64和FEC1071、10x光纤通道和InfiniBand——进行预一致性测试、故障查找和裕量测试。它还能测量HDMI、SATA和PCIe等串行总线上差分对之间的歪斜和串扰。示波器内置的9.5GHz光电转换器针对标准的光通信信号的测试进行配置，其内置的信号发生器可用于测试设备输入。

　　4. 福禄克ScopeMeter 190-504 II系列示波器

　　便携式示波器也在设法添加频谱分析功能。最新加入到福禄克手持式示波器产品线中的Scopemeter 190-504 II系列，提供了500MHz的测量带宽和5GS/s的实时采样率。该仪器支持带FFT功能的频域分析，能够测试通信、导航和军事设备。该仪器配有2个或 4个独立隔离的输入通道，每通道内存深度高达10，000个采样值。

　　在捕获波形现象——如瞬态和感应噪声等方面，Scopemeter 190-504为快、慢和复杂信号配备了200ps的分辨率和自动触发系统。在模块的侧面有一个USB端口，用于连接PC机和存储设备。该示波器作为为实验室外应用开发的手持机型，额定能够承受灰尘、水滴、湿度和宽温度的变化。

　　5. Teledyne Lecroy公司LabMaster 10 Zi-A系列数字示波器

　　Teledyne Lecroy（力科）公司最新的实时示波器——LabMaster 10 Zi-A，为测试下一代电气和光纤通信链路提供了高测量带宽。该旗舰机型可提供高达100GHz的带宽和最大240GS/s的采样率。仪器具有低抖动测量基底和14.1Gb/s的硬件串行触发，其采样时钟的固有抖动只有50fs RMS。它还具有3.5ps上升时间和每通道存储深度1024Mpts的特性。

　　单个采集模块支持4个36GHz通道和2个65GHz通道。但它也可以连接到其他LabMaster 10 Zi-A模块来极大增加可用输入的数量，并同时减少测量通道之间的抖动。多机系统可通过连接20个额外模块来支持多达80个36GHz通道，并且通道至通道抖动低于130fs。

　　采用高度模块化设计、长存储和高测量带宽的目的是为了测试串行和射频通信信号。它能够测量10~16Gb/s的标准和超高速技术，如CEI-25/28、CEI-56以及相干光格式，包括DP-QPSK、16-QAM和MIMO等。

　　6. 罗德与施瓦茨RTE系列数字示波器

　　罗德与施瓦茨公司在其一系列R&S RTE数字示波器当中增加了测量带宽高达2GHz的新机型——R&S RTE 1204。该产品可提供2个或4个输入通道，其采样率为5GS/s，每通道采集内存为10Mpts。在全测量带宽下，采集速率超过100万个波形每秒，灵敏度为500μV/格。此外，其上升时间低于175ps，分辨率为16位。

　　图4：罗德与施瓦茨公司RTE系列数字示波器。（图片由罗德与施瓦茨公司提供）。

　　R&S RTE1204机型配备了FFT功能，FFT功能集成在硬件层面，使得操作人员能够测量高速RF信号的总谐波失真（THD）和功率谱密度（PSD）。1GHz带宽下RMS噪声为100μV以及有效位数超过7.0，能够增加频谱分析的动态范围。

　　罗德与施瓦茨公司虽然尚未公布2GHz机型，但是最近为其1GHz RTE系列示波器升级了频谱分析和频谱图选项，这使用户能够同时分析时域、频谱、协议和逻辑信号。对于嵌入式设计测试，R&S RTE系列有一个MSO选项，具有高达400MHz的带宽和16个输入通道。