許多年來(lái)，工程師們一直在使用我們?cè)?jīng)稱為“基于PC的測(cè)試儀器”，這些儀器需要配置外部計(jì)算機(jī)。事實(shí)上，基于計(jì)算機(jī)的儀器曾使用如今絕跡的并口作為通信總線。另外，多年來(lái)工程師們一直在為自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)開(kāi)發(fā)定制的用戶接口，如今我們已經(jīng)有基于USB和以太網(wǎng)的示波器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、音頻分析儀和其它儀器，那么2014年為何還會(huì)如此引人注目呢?

2014年是“無(wú)面板”測(cè)試儀器正兒八經(jīng)從生產(chǎn)車間轉(zhuǎn)移到測(cè)試臺(tái)甚至工程師辦公室的一年，尤其是以頻譜分析儀和信號(hào)分析儀為代表的射頻測(cè)試設(shè)備。在2014年國(guó)際微波展會(huì)(IMS 2014)上，這種趨勢(shì)愈加明晰。包括安立、Copper Mountain、羅德與施瓦茨和Signal Hound在內(nèi)的諸多公司在展會(huì)上演示了頻譜分析儀和矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀(VNA)等儀器。來(lái)自是德科技和NI公司的基于PXI的射頻和無(wú)線測(cè)試儀也在IMS展會(huì)上露面。今年11月，泰克公司也攜手持式RSA306 USB頻譜分析儀加入了無(wú)面板射頻儀器俱樂(lè)部。今年發(fā)布上市的還有諸如NI公司的Audio Precision APx555音頻分析儀和VirtualBench等其它無(wú)面板儀器。

圖1：Pico Technology和Link Instruments等公司做USB示波器也有好多年了，但現(xiàn)在其它測(cè)試儀器也在走“無(wú)面板”路線。Pico Technology公司的這種4824八通道示波器是2014年2月推出的，它通過(guò)USB 3.0端口連接電腦。

為何會(huì)突然出現(xiàn)這么多測(cè)試儀器，尤其是射頻儀器呢?部分理由源自速度更快的數(shù)據(jù)管線和性能更強(qiáng)大的商用電腦。Signal Hound公司于今年6月份推出的BB60C頻譜分析儀以及泰克于11月份推出的RSA306都有USB 3.0端口，它們都需要這些商用電腦進(jìn)行界面展示。

“實(shí)時(shí)頻譜分析是一種需要高強(qiáng)度運(yùn)算的應(yīng)用。”Signal Hound公司首席執(zhí)行官Bruce Devine表示，“現(xiàn)在計(jì)算機(jī)已經(jīng)發(fā)展到完全能夠做好這種高性能運(yùn)算任務(wù)的地步，因此這種方法已經(jīng)沒(méi)有什么障礙。”

圖2：利用Signal Hound BB60C頻譜分析儀的持續(xù)模式顯示的調(diào)頻廣播頻段。注意中心靠左的脈沖式諧波序列。在普通頻譜分析儀上是看不清這些圖像的。

泰克的產(chǎn)品經(jīng)理Matt Maxwell支持Devine的觀點(diǎn)。“在USB 3.0發(fā)明之前，將實(shí)時(shí)信號(hào)信息以足夠快的速度傳輸?shù)焦P記本電腦或平板電腦上是不可能的。”Devin和Maxwell都介紹了Intel i5和i7處理器是如何幫助他們各自公司的產(chǎn)品成功商用的。這是因?yàn)槭褂脤?shí)時(shí)快速傅里葉變換(FFT)的頻譜分析過(guò)程需要極強(qiáng)的運(yùn)算能力。今天的電腦有能力執(zhí)行這些運(yùn)算，儀器制造商不需要增加昂貴的DSP或FPGA到他們的儀器中去，從而降低了產(chǎn)品成本。這些儀器只需要模擬前端、數(shù)字化儀和總線接口。電腦主機(jī)完成剩余的其它任務(wù)。這與較早前的趨勢(shì)剛好相反，當(dāng)時(shí)儀器需要減輕主機(jī)的密集運(yùn)算處理能力。

圖3：泰克RSA306使用自己公司開(kāi)發(fā)的SignalVu-PC軟件產(chǎn)生高達(dá)6.2GHz的實(shí)時(shí)頻譜圖。

無(wú)面板儀器通常比帶前面板控制的傳統(tǒng)儀器要小。對(duì)生產(chǎn)測(cè)試機(jī)架來(lái)說(shuō)這總是有好處的，因?yàn)檫@種場(chǎng)合下高度，特別是封裝是重要的一個(gè)考慮因素。但是，你的裝備了測(cè)試設(shè)備的平臺(tái)是否堆到天花板上了呢?無(wú)面板儀器可以減小高度或你的儀器堆疊尺寸。像Copper Mountain科技公司的S5048矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀就占很小的平臺(tái)空間。

圖4：Copper Mountain科技公司的S5048矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀可以測(cè)量從20kHz至4.8GHz的S參數(shù)。

Copper Mountain科技公司的業(yè)務(wù)發(fā)展總監(jiān)Michael Kujawa也指出，將信號(hào)處理部分從儀器中拿走可以減少來(lái)自儀器設(shè)計(jì)的內(nèi)部干擾問(wèn)題。“通過(guò)去除內(nèi)部計(jì)算機(jī)和相關(guān)的前面板功能可以降低靠近敏感的微波收發(fā)功能部件的EMI/EMC輻射，因而能顯著改善許多領(lǐng)域中的測(cè)量性能。”

S5048矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀是一種小型的雙端口儀器，不過(guò)Copper Mountain公司也生產(chǎn)更大一些的四端口無(wú)面板儀器。當(dāng)你需要更多的端口但仍然希望是無(wú)面板的儀器時(shí)，可以考慮羅德與施瓦茨的ZNBT矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀。雖然基礎(chǔ)型號(hào)是四端口的，但你可以通過(guò)增加模塊實(shí)現(xiàn)24端口。在IMS 2014展會(huì)上，羅德與施瓦茨還展示了FPS無(wú)面板信號(hào)頻譜分析儀。

圖5：羅德與施瓦茨的ZNBT矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀可以從4端口擴(kuò)展到24端口。

安立是攜Shockline系列矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀登上IMS 2014無(wú)面板射頻測(cè)試展臺(tái)的。Shockline矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀有4GHz、8GHz、14GHz、20GHz、30GHz和40GHz多種型號(hào)。目標(biāo)應(yīng)用為制造性測(cè)試的Shockline系列專注于基本的射頻測(cè)試，信號(hào)處理部分由嵌入式PC完成，因此不需要主機(jī)。

圖6：安立的Shockline系列矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，有些是雙端口和四端口型號(hào)。

并不是所有2014年推出的無(wú)面板儀器都是與射頻相關(guān)的。在今年7月份，NI公司推出的VirtualBench是在一個(gè)盒子里裝有6個(gè)模塊的儀器，其中包含示波器、萬(wàn)用表、函數(shù)發(fā)生器、邏輯分析儀、數(shù)字I/O端口和電源。它提供USB 2.0端口，可在Windows XP電腦上運(yùn)行。它可以對(duì)數(shù)字化數(shù)據(jù)執(zhí)行FFT，處理功能在盒子內(nèi)部。它也能將軟件加載進(jìn)你的PC機(jī)中。

圖7：NI的VirtualBench在單個(gè)PC控制的盒子中包含了6臺(tái)測(cè)試儀器。

Audio Precision公司(簡(jiǎn)稱AP)已經(jīng)生產(chǎn)PC機(jī)控制的音頻分析儀許多年了，它們是通過(guò)GPIB鏈路連接在一起的。雖然AP公司的音頻分析儀是為自動(dòng)化測(cè)試臺(tái)設(shè)計(jì)的，但工程師通常可以將該公司提供的軟件用于測(cè)試平臺(tái)應(yīng)用。近年來(lái)，AP公司針對(duì)測(cè)試平臺(tái)和產(chǎn)品測(cè)試開(kāi)發(fā)了USB連接的音頻分析儀。2014年，該公司推出了APx555。AP公司的工程技術(shù)副總裁Tom Kite認(rèn)為無(wú)面板測(cè)試設(shè)備的興起有兩大理由：

“工程師需要提高數(shù)據(jù)顯示、分析、存儲(chǔ)和共享的能力，因?yàn)樗麄円獞?yīng)付設(shè)計(jì)和待測(cè)設(shè)備中日益增加的復(fù)雜性。另外，計(jì)算機(jī)技術(shù)的演進(jìn)(如處理能力，顯示器尺寸，存儲(chǔ)器等)支持無(wú)面板儀器性能以接近摩爾定律的速率發(fā)展。”Kite還指出，“越來(lái)越多將測(cè)試設(shè)備用于設(shè)計(jì)、調(diào)試、確認(rèn)和表征的工程師桌面上都已經(jīng)有一個(gè)強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)和2至3個(gè)大屏幕監(jiān)視器。”

圖8：Audio Precision APx555用戶界面為工程師提供了多個(gè)屏幕用于測(cè)試模擬和數(shù)字音頻流。

其實(shí)，封閉盒子不是唯一無(wú)面板的儀器。在2013年年末，是德科技推出了EXM無(wú)線測(cè)試裝置;2014年9月，又為毫微微蜂窩測(cè)試推出了EXF無(wú)線測(cè)試裝置(如圖9)。每臺(tái)測(cè)試儀器都可以捆綁用于專業(yè)測(cè)試的軟件，如CDMA、GSM/EDGE、WiMax或頻譜分析。

圖9：是德科技公司的EXF無(wú)線測(cè)試裝置具有多種特殊應(yīng)用軟件包。

是德科技公司和NI公司都開(kāi)發(fā)出了基于PXI的微波產(chǎn)品，如矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、矢量信號(hào)分析儀和信號(hào)源。兩家公司采用不同的軟件路線。例如是德科技提供矢量信號(hào)分析軟件，而NI公司提供LabVIEW代碼實(shí)例以便開(kāi)發(fā)定制應(yīng)用。

圖10：2014年基于PXI的射頻/微波測(cè)試系統(tǒng)，例如NI公司的這個(gè)系統(tǒng)，包括了矢量信號(hào)分析儀和微波信號(hào)源。