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電子測量儀器及自動測試系統的新概念和新趨勢
日期：2025-12-09 01:52
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摘要： 儀器和計算機技術的****的融合。首先，越來越多的儀器選用以Windows軟件和Intel芯片為平臺，采用WindowsGUI和基于**標準的軟件，用Windows軟件代替儀器內部操作軟件，并易于與MS辦公室應用軟件連接，充分發揮其效能，易于自由地從互聯網下載和升級新的軟件版本，利用WindowsHelp提高了儀器操作學習的方便性;同時，觸摸屏被廣泛利用，話音控制可解決雙手同時被占用時操作儀器的問題，通過網絡控制儀器操作，并用基于MSWindows和MSVisualStudio實現測試自動化;另外，儀器內部的VBA軟件可有效地幫助實現生產過程中的測試自動化。
儀器和計算機技術的****的融合。首先，越來越多的儀器選用以Windows軟件和Intel芯片為平臺，采用WindowsGUI和基于**標準的軟件，用Windows軟件代替儀器內部操作軟件，并易于與MS辦公室應用軟件連接，充分發揮其效能，易于自由地從互聯網下載和升級新的軟件版本，利用WindowsHelp提高了儀器操作學習的方便性;同時，觸摸屏被廣泛利用，話音控制可解決雙手同時被占用時操作儀器的問題，通過網絡控制儀器操作，并用基于MSWindows和MSVisualStudio實現測試自動化;另外，儀器內部的VBA軟件可有效地幫助實現生產過程中的測試自動化。
其次，由于計算機技術被大量應用到儀器之中，使得儀器具備了更加先進的連通性，同時，也安裝了標準光標指示器（鼠標、跟蹤球、觸摸鍵、操縱桿等）和其他部件（鍵盤、CDRW驅動器、直接連結打印機的并行接口，用于外部監視器的VGA輸出，內部硬盤驅動器等）。特別值得一提的是，在**等特殊行業，測試數據的**性和保密性要求格外重要，使工作人員在實驗室完成測試任務后，卸出硬盤，單獨運輸儀器至測試現場（如戰地），再由操作人員取出隨身攜帶的硬盤裝入儀器，再進行現場測量，從而保證了數據的**性和保密性。
儀器的性能更加優異，測量功能更加強大，儀器的測量精度，測試靈敏度，測量的動態范圍等都達到了****的高度。另外，更多強大的測量功能被賦予單臺儀表中，ESG/PSG矢量信號源可以靈活產生包括連續波/調幅/調頻/調相/脈沖調制，全制式通信協（SM/EDGE/WCDMA/TD2SCDMA/CDMAOne/CDMA2000/CDMA20001X2EV/藍牙/WLAN/PHS/PDC/NADC/DECT/TETRA等），任意波形及用于今后的其他信號;MSO混合信號示波器（2/4個模擬測量通道16個邏輯分析通道）使單臺儀器同時具備示波器和邏輯分析儀的功能;Infiniium示波器內裝VSA矢量信號分析軟件后也成為世界上測量分析帶寬寬的矢量信號分析儀。
測試及仿真軟件在儀器中廣泛應用
隨著計算機的運算速度和處理數據能力的不斷增加，及計算機仿真技術的廣泛應用，儀器的硬件和測試軟件及仿真軟件的結合越來越緊密。首先，硬件的模塊化設計，使得通過不同的硬件模塊組合配以不同的軟件，從而形成不同功能的儀器和不同的測試解決方案，此外，VXI結構的測試儀器更加充分地解釋了模塊化結構儀器的靈活配置和應用。
其次，軟件無線電的概念已有了全新的解釋和現實的應用，89601A矢量分析軟件是實現這一理念的好例證，它利用計算機強大的數**算和數據處理能力將大量的數字信號處理功能和數據分析功能充分展現在計算機軟件之中，通過與不同的數據采集前端（如VXI結構的矢量信號分析儀，頻譜分析儀，Infiniium數字示波器）相結合，組合出不同功能的矢量信號分析儀。
同時，其捕獲的信號和數據分析的結果可以作為EDA仿真軟件的數據輸入來源，用于驅動ADS上等設計仿真軟件進行部件及系統級仿真;并且，ADS上等設計仿真軟件的仿真結果可送入ESG/PSG矢量信號源產生出信號通過VSA矢量信號分析儀的捕獲和分析，反過來可進行產品設計與真實產品之間的數據驗證，即實現設計、仿真、測量和驗證的有機結合。測試儀器（包括:頻譜分析儀，網絡分析儀，信號源，示波器，邏輯分析儀等）的動態鏈接，從而實現了測量域與仿真域的有機結合，在設計、仿真和驗證之間架起了橋梁，從而加速設計，提高設計質量，完善系統及部件的半實物仿真手段，達到迅速拓展滿足需要的測量解決方案的目的。
自動測試系統的發展歷史和現狀
隨著測量儀器功能的不斷提高和完善，與其相關的自動測試系統（特別是**ATS測試系統）的組建與發展也經歷了從臺式儀器ATS系統到卡式儀器ATS系統，從卡式儀器ATS系統到卡式儀器與臺式儀器混合的ATS系統的發展過程。到目前為止，VXI結構的儀器（主要對于大通道數的數字信號測量）與GPIB標準的臺式儀器（主要對于性能要求嚴格的射頻/微波信號測量）相結合組建ATS測試系統已成為**ATS測試系統普遍遵從的主流原則和典范。這與以美國為代表的**用戶在90年代提倡的采用COTS（CommercialOff-the-Shelf）流行商用儀器來構建**ATS測試系統有很大關系，它可以極大地降低整個測試系統的組建、開發、維護、替換和升級的成本。
但是，由于**行業系統研制周期和認證周期相對較長，系統維護和需要支持的周期通常在10年至20年，而民用科技的發展日新月異，流行商用儀器的更新速度越來越快，一些COTS產品在**行業被大規模使用之前就已廢型和停產，對于已定型的測試系統的維護和支持成為**客戶面臨的大問題，特別是那些基于特定硬件而開發的測試軟件（TPS）的維護、支持和更新更是面臨巨大的挑戰。這一點在中國的客戶群中也遇到了同樣的問題。如何實現硬件的可互換性和軟件的可互操作性成為保證整個系統生命力和生命周期的關鍵。與此同時，**ATS測試系統還要滿足其可靠性、機動性和靈活性的要求，并盡可能地降低開發、維護的成本，節省人力資源，改進硬件的現場替換效率和維修中心替換效率，改進**系統快速應對地區乃至全球支持的戰略要求。
下一代的自動測試系統下一代測試技術及測試系統的標準
以美國為首的用戶和儀器廠商近一年以來提出了一種新的測試儀器理念和技術以解決COTS儀器帶來的問題，并同時滿足未來測試系統的發展要求。該技術稱之為NxTest，它就是基于LAN的模塊化合成儀器（SyntheticInstrument）。
LXI（儀器的LAN擴展）不僅提供了機架和堆疊式儀器的嵌入式測量技術和PC標準I/O連接能力，還實現了基于插卡式儀器的系統的模塊化特點并減小了體積。對于為航空/國防、汽車、工業、醫療和消費電子市場開發電子產品的研發和制造工程師來說，LXI緊湊靈活的封裝、高速輸入/輸出和可靠的測量功能有效地滿足了他們的需求。VXI總線為所有高密度高速度應用提供了理想的標準，LXI則同時融合了VXI和以太網的優勢，為用戶提供了一個良好的高性能儀器平臺，滿足VXI通常沒有滿足的應用需求。LXI基于LAN的結構為例，為在航空和國防行業中長壽命儀器的實現奠定了基礎。LXI沒有帶寬、軟件或計算機底板結構限制。它可以利用日益提高的以太網吞吐量，為面臨下一代自動測試系統挑戰的工程師提供理想的解決方案。
LXI標準將由LXI協會負責管理。LXI協會是一家由主要測試測量公司組成的非營利機構。該集團的目標是開發、支持和推廣LXI標準。由于幾乎每臺電腦中都內置了以太網（LAN），以太網已經成為業界廣泛認同的通信接口。互聯網硬件價格正不斷下降，速度正不斷提高，局域網提供了其它點到點接口標準中沒有提供的對等通信。測試和測量工程師日益認識到使用高速局域網替代專有測試測量接口（如GPIB）的好處，業內需要更低成本、更高帶寬和更快的數據傳送速率，這給專有測試測量接口提出了挑戰。
LXI測試測量模塊是為用于設計檢驗或制造測試系統而優化的。連接局域網的能力使得各模塊可以裝在世界上任何地方，并從世界上任何地方訪問模塊。與采用昂貴電源、底板、控制器和MXI卡和電纜的模塊化組件不同，LXI模塊自帶處理器、局域網連接、電源和觸發輸入。LXI模塊可以采用全寬或半寬，高度為一個機架單位或兩個機架單位，實現了非常簡便的混配功能。信號輸入和輸出位于正面，局域網和輸入交流電源則位于每個LXI模塊的背面。LXI模塊由計算機控制，不要求傳統機架和堆疊式儀器配備的顯示器、按鈕和撥號裝置。LXI模塊采用標準網絡瀏覽器診斷問題，使用IVI-COM驅動程序進行通信，簡化了系統集成。
其次，由于計算機技術被大量應用到儀器之中，使得儀器具備了更加先進的連通性，同時，也安裝了標準光標指示器（鼠標、跟蹤球、觸摸鍵、操縱桿等）和其他部件（鍵盤、CDRW驅動器、直接連結打印機的并行接口，用于外部監視器的VGA輸出，內部硬盤驅動器等）。特別值得一提的是，在**等特殊行業，測試數據的**性和保密性要求格外重要，使工作人員在實驗室完成測試任務后，卸出硬盤，單獨運輸儀器至測試現場（如戰地），再由操作人員取出隨身攜帶的硬盤裝入儀器，再進行現場測量，從而保證了數據的**性和保密性。
儀器的性能更加優異，測量功能更加強大，儀器的測量精度，測試靈敏度，測量的動態范圍等都達到了****的高度。另外，更多強大的測量功能被賦予單臺儀表中，ESG/PSG矢量信號源可以靈活產生包括連續波/調幅/調頻/調相/脈沖調制，全制式通信協（SM/EDGE/WCDMA/TD2SCDMA/CDMAOne/CDMA2000/CDMA20001X2EV/藍牙/WLAN/PHS/PDC/NADC/DECT/TETRA等），任意波形及用于今后的其他信號;MSO混合信號示波器（2/4個模擬測量通道16個邏輯分析通道）使單臺儀器同時具備示波器和邏輯分析儀的功能;Infiniium示波器內裝VSA矢量信號分析軟件后也成為世界上測量分析帶寬寬的矢量信號分析儀。
測試及仿真軟件在儀器中廣泛應用
隨著計算機的運算速度和處理數據能力的不斷增加，及計算機仿真技術的廣泛應用，儀器的硬件和測試軟件及仿真軟件的結合越來越緊密。首先，硬件的模塊化設計，使得通過不同的硬件模塊組合配以不同的軟件，從而形成不同功能的儀器和不同的測試解決方案，此外，VXI結構的測試儀器更加充分地解釋了模塊化結構儀器的靈活配置和應用。
其次，軟件無線電的概念已有了全新的解釋和現實的應用，89601A矢量分析軟件是實現這一理念的好例證，它利用計算機強大的數**算和數據處理能力將大量的數字信號處理功能和數據分析功能充分展現在計算機軟件之中，通過與不同的數據采集前端（如VXI結構的矢量信號分析儀，頻譜分析儀，Infiniium數字示波器）相結合，組合出不同功能的矢量信號分析儀。
同時，其捕獲的信號和數據分析的結果可以作為EDA仿真軟件的數據輸入來源，用于驅動ADS上等設計仿真軟件進行部件及系統級仿真;并且，ADS上等設計仿真軟件的仿真結果可送入ESG/PSG矢量信號源產生出信號通過VSA矢量信號分析儀的捕獲和分析，反過來可進行產品設計與真實產品之間的數據驗證，即實現設計、仿真、測量和驗證的有機結合。測試儀器（包括:頻譜分析儀，網絡分析儀，信號源，示波器，邏輯分析儀等）的動態鏈接，從而實現了測量域與仿真域的有機結合，在設計、仿真和驗證之間架起了橋梁，從而加速設計，提高設計質量，完善系統及部件的半實物仿真手段，達到迅速拓展滿足需要的測量解決方案的目的。
自動測試系統的發展歷史和現狀
隨著測量儀器功能的不斷提高和完善，與其相關的自動測試系統（特別是**ATS測試系統）的組建與發展也經歷了從臺式儀器ATS系統到卡式儀器ATS系統，從卡式儀器ATS系統到卡式儀器與臺式儀器混合的ATS系統的發展過程。到目前為止，VXI結構的儀器（主要對于大通道數的數字信號測量）與GPIB標準的臺式儀器（主要對于性能要求嚴格的射頻/微波信號測量）相結合組建ATS測試系統已成為**ATS測試系統普遍遵從的主流原則和典范。這與以美國為代表的**用戶在90年代提倡的采用COTS（CommercialOff-the-Shelf）流行商用儀器來構建**ATS測試系統有很大關系，它可以極大地降低整個測試系統的組建、開發、維護、替換和升級的成本。
但是，由于**行業系統研制周期和認證周期相對較長，系統維護和需要支持的周期通常在10年至20年，而民用科技的發展日新月異，流行商用儀器的更新速度越來越快，一些COTS產品在**行業被大規模使用之前就已廢型和停產，對于已定型的測試系統的維護和支持成為**客戶面臨的大問題，特別是那些基于特定硬件而開發的測試軟件（TPS）的維護、支持和更新更是面臨巨大的挑戰。這一點在中國的客戶群中也遇到了同樣的問題。如何實現硬件的可互換性和軟件的可互操作性成為保證整個系統生命力和生命周期的關鍵。與此同時，**ATS測試系統還要滿足其可靠性、機動性和靈活性的要求，并盡可能地降低開發、維護的成本，節省人力資源，改進硬件的現場替換效率和維修中心替換效率，改進**系統快速應對地區乃至全球支持的戰略要求。
下一代的自動測試系統下一代測試技術及測試系統的標準
以美國為首的用戶和儀器廠商近一年以來提出了一種新的測試儀器理念和技術以解決COTS儀器帶來的問題，并同時滿足未來測試系統的發展要求。該技術稱之為NxTest，它就是基于LAN的模塊化合成儀器（SyntheticInstrument）。
LXI（儀器的LAN擴展）不僅提供了機架和堆疊式儀器的嵌入式測量技術和PC標準I/O連接能力，還實現了基于插卡式儀器的系統的模塊化特點并減小了體積。對于為航空/國防、汽車、工業、醫療和消費電子市場開發電子產品的研發和制造工程師來說，LXI緊湊靈活的封裝、高速輸入/輸出和可靠的測量功能有效地滿足了他們的需求。VXI總線為所有高密度高速度應用提供了理想的標準，LXI則同時融合了VXI和以太網的優勢，為用戶提供了一個良好的高性能儀器平臺，滿足VXI通常沒有滿足的應用需求。LXI基于LAN的結構為例，為在航空和國防行業中長壽命儀器的實現奠定了基礎。LXI沒有帶寬、軟件或計算機底板結構限制。它可以利用日益提高的以太網吞吐量，為面臨下一代自動測試系統挑戰的工程師提供理想的解決方案。
LXI標準將由LXI協會負責管理。LXI協會是一家由主要測試測量公司組成的非營利機構。該集團的目標是開發、支持和推廣LXI標準。由于幾乎每臺電腦中都內置了以太網（LAN），以太網已經成為業界廣泛認同的通信接口。互聯網硬件價格正不斷下降，速度正不斷提高，局域網提供了其它點到點接口標準中沒有提供的對等通信。測試和測量工程師日益認識到使用高速局域網替代專有測試測量接口（如GPIB）的好處，業內需要更低成本、更高帶寬和更快的數據傳送速率，這給專有測試測量接口提出了挑戰。
LXI測試測量模塊是為用于設計檢驗或制造測試系統而優化的。連接局域網的能力使得各模塊可以裝在世界上任何地方，并從世界上任何地方訪問模塊。與采用昂貴電源、底板、控制器和MXI卡和電纜的模塊化組件不同，LXI模塊自帶處理器、局域網連接、電源和觸發輸入。LXI模塊可以采用全寬或半寬，高度為一個機架單位或兩個機架單位，實現了非常簡便的混配功能。信號輸入和輸出位于正面，局域網和輸入交流電源則位于每個LXI模塊的背面。LXI模塊由計算機控制，不要求傳統機架和堆疊式儀器配備的顯示器、按鈕和撥號裝置。LXI模塊采用標準網絡瀏覽器診斷問題，使用IVI-COM驅動程序進行通信，簡化了系統集成。
