电子测量仪器现状与发展

电子测量仪器现状与发展

近年来,以信息技术为代表的新技术促进了电子行业的飞速增长,也极大地推动了测试测量仪器和设备的快速发展.鉴于中国在全球制造链和设计链的重要地位,使得这里成为全球各大仪器厂商逐鹿的大战场,同时,也带动了中国本土测试测量仪器研发与测试技术应用的迅速发展.
专家争鸣：中国应用测试技术方面面临的主要挑战
如今,电子技术发展的速度几乎是让人目不暇给.从SoC到SIP,从DSL到WiMAX,人们几乎每天都在不停地接受新概念；3G的问题还未完全解决,人们已经开始讨论B3G的部署,围绕4G的各种技术已成为研究的新热点.那么,技术发展如此之快,测试技术能否跟得上应用的发展?中国的研发人员和测试工程师又面临着什么样的技术挑战?
来自Agilent和NI的专家们几乎都一致地认为：中国工程师与美国乃至世界各地的工程师面临着相同的挑战.这些挑战一方面是待测产品的功能越来越多,测试的要求也越来越高,另一方面,留给测试的时间却越来越少,因为产品要以最快的速度上市,从而形成了前所未有的测试效率方面的压力.工程师面对着各种选择,他们既需要一个具有很好的灵活性和兼容性、扩展性强,同时又很可靠稳定的自动测试测量平台,这个平台不但可以满足现有的需求,而且能很方便地进行系统升级,以符合今后越来越具有挑战性的需求,此外,还要求这种自动测试平台具有较长的使用寿命和较低的建构成本.
然而,国内的专家并非都认可上述观点.来自赛宝计量检测中心的技术专家王勇,就不认同上述观点的绝对性(凭借着他本人的丰富经验,以及对南中国地区众多用户的了解,其观点具有一定的代表性).他认为,虽然上述的自动测试平台具有效率高等不少优点,但至少这种测试平台相对于中国的国情来说,还存在着一系列的问题,包括可靠性、可维性和可操作性差以及成本过高等问题.
实际上理解这一点并不难,因为在这种复杂的自动测试平台中,可靠性模型全部是串联架构,还要加上配套软件的可靠性损失问题.“在中国,分离设备基于易操作和低成本的优势,在相当时间内还将承担主要角色,”他表示.另外,他认为,技术的发展和测试技术的发展基本上是同步的,存在测试问题的标准是无法发布的.一旦标准发布,就不会存在测试方面的问题.“而中国的工程师真正面临的问题在于如何选择与应用相适应的仪器设备以及如何使用仪器以及如何有效利用仪器的延伸性能,从而使设备的效能得到真正发挥,”他指出,而目前的情况是,许多单位购买了大量的高档仪器,而对仪器的应用开发却处于非常低级的阶段.造成这种现象的原因,当然与国内的管理水平低有关,但工程师的盲目追高,也是其中的一个主要因素.
关于相同的问题,泰克公司中国区市场总经理张权则认为：工程师真正面临的挑战体现在采用多种技术和混合信号的嵌入式设计方面.因为在这类设计中,随着低成本的微处理器和微控制器的速度不断加快,设计变得越来越复杂.体现这些挑战的行业也越来越多,从遍布混合信号的数字视频转换,到必须处理日益复杂的各种瞬变RF信号的无处不在的无线技术,还有数据传输率不断持续增长的高速数据处理方面的需求,虽然现在的主流为3Gb,他预测,不久的将来6Gb甚至12Gb就会成为主流.
罗德与施瓦茨中国有限公司产品支持经理安毅博士则更注重从技术层面上来说明工程师面临的挑战.他认为：这些挑战主要是如何顺应新的标准和新的应用来制定最完整和最恰当的测试方案,还有自定义产品和系统的测试等.这就要求工程师紧密跟踪最新技术发展,了解新的技术带来的新变化和需求,并挖掘现有测试设备的潜力.
而来自安立公司的观点更直接,那就是在测试领域里,中国面临的最大挑战就是缺乏具有微波背景和相关经验的工程人才,以及优秀的测试与计量人才.
中国本土测量仪器设备行业的发展现状
近年来中国测量仪器的可靠性和稳定性问题得到了很多方面的重视,状况有了很大改观.测试仪器行业目前已经越过低谷阶段,重新回到了快速发展的轨道,尤其最近几年,中国本土仪器取得了长足的进步,特别是通用电子测量设备和汽车电子设备的研发方面,与国外先进产品的差距正在快速缩小,对国外电子仪器巨头的垄断造成了一定的冲击.随着模块化和虚拟技术的发展,为中国的测试测量仪器行业带来了新的契机,加上各级政府日益重视,以及中国自主应用标准研究的快速进展,都在为该产业提供前所未有的动力和机遇.从中国电子信息产业统计年鉴中可以看出,中国的测试测量仪器每年都以超过30%以上的速度在快速增长.在此快速增长的过程中,无疑催生出了许多测试行业新创企业,也催生出了一批批可靠性和稳定性较高的产品.
拥有中国该领域唯一重点实验室的中国电子集团公司第41研究所,凭借着本土测试领域的龙头地位,通过属下的青岛兴仪电子设备有限责任公司,成功地实现了由技术到产品的转化,开发出了多款具有很高技术水平的产品.该所研制出的高纯微波合成信号发生器、微波噪声系数分析仪、便携式射频频谱分析仪、2.5Gb/sSDH/PDH数字传输分析仪、高性能的光通讯设备,包括光谱分析仪和高性能微型光时域反射计,还有高速数字示波器等,目前都已经形成比较完整的产品系列.其中AV1489型高纯微波合成信号发生器采用全正向设计方法,突破了高纯度微波频率合成等多项关键技术；AV3984型微波噪声分析仪突破了智能微波噪声源等多项关键技术；AV4022型便捷式射频频谱分析仪突破了小型化设计与制造等关键技术,还有高性能的AV3600系列的宽带矢量网络分析仪,DT系列数字电视码流实时检测仪等.另外,该所还与海信集团一道,研制出了数字电视全部四个层次上的测试仪器.无疑这对中国的数字电视产业的发展将起到很大的推动作用.这些仪器除了能解决所有通用协议分析外以及物理层的各种指标的测试外,还有一个很重要的特点,就是结合中国数字电视标准和特点,保留了很好的可升级性.
在这方面,天津德力公司做得也是有声有色.如该公司推出的DS8821Q数字电视频谱分析仪、DS1191数字电视综合分析仪、DS1883Q数字电视场强仪、DS9000码流分析仪等产品,还有DS768这类的机顶盒专用测试设备.凭借着中国自建标准的优势,湖北众友公司和北京星河亮点通信公司还分别成功开发出了ZY800系列和SP6010 TD-SCDMA终端综合测试仪.
该行业中另一可圈可点的就是北京普源精电科技有限公司.目前,该公司的产品已经成功销往42个国家与地区.并规划在2008年前发展成为亚洲最大的测量仪器厂商.该公司走的是从低到高的发展路线图.从最常规的数字万用表,任意波形发生器,到高性能的数字示波器.该公司的DS3000系列任意波形发生器,是一款带有数字逻辑输出功能(16路数据通道和2路时钟通道)的混合信号发生器(MSG).该设备采样率达到300MSa/s,垂直分辨率为14bits,还有1M采样点存储深度.可以提供十种标准波形,还可以提供用户自定义的任意波形,其中包括各种丰富的调制波形,满足了很多领域的应用；还有DS1000系列混合数字示波器,目前示波器的带宽已经达到500MHz,并具有很丰富的高级触发方式,特别是码形触发和持续时间触发,解决了各种异常波形的触发问题.示波器中还集成了逻辑分析功能,保证了使用上的方便.
其产品的另外一个特点就是具有业界较全的接口,从GPIB到RS232,从LAN到USB,丰富的接口保证了仪器的适应性,方便了互联测试平台的建立.据了解,公司如今还正在加速虚拟仪器的研究并很快推出这方面的产品,准备向平台建设逐步完善化的方向快速过渡.
中国本土测量仪器设备发展的主要瓶颈
尽管本土测试测量产业得到了快速发展,但客观地说中国开发测试测量仪器还普遍比较落后.每当提起中国测试仪器落后的原因,就会有许多不同的说法,诸如精度不高,外观不好,可靠性差等.实际上,这些都还是表面现象,真正影响中国测量仪器发展的瓶颈为：
1.测试在整个产品流程中的地位偏低
由于人们的传统观念的影响,在产品的制造流程中,研发始终处于核心位置,而测试则处于从属和辅助位置.关于这一点,在几乎所有的研究机构部门配置上即可窥其一斑.这种错误观念上的原因,造成整个社会对测试的重视度不够,从而造成测试仪器方面人才的严重匮乏,造成相关的基础科学研究比较薄弱,这是中国测量仪器发展的一个主要瓶颈.实际上,即便是研发队伍本身,对测试的重视度以及对仪器本身的研究也明显不够.
2.面向应用和现代市场营销模式还没有真正建立起来
本土仪器设备厂商只是重研发,重视生产,重视狭义的市场,还没有建立起一套完整的现代营销体系和面向应用的研发模式.传统的营销模式在计划经济年代里发挥过很大作用,但无法满足目前整体解方案流行年代的需求.所以,为了快速缩小与国外先进公司之间的差距,国内仪器研发企业应加速实现从面向仿制的研发向面向应用的研发的过渡.特别是随着国内应用需求的快速增长,为这一过渡提供了根本动力,应该利用这些动力,跟踪应用技术的快速发展.
3.缺乏标准件的材料配套体系
由于历史的原因,中国仪器配套行业的企业多为良莠不齐的小型企业,标准化的研究也没有跟上需求的快速发展,从而导致仪器的材料配套行业的技术水平较低.虽然目前已有较大的改观,但距离整个产业的要求还有一定距离.所以,还应把标准化和模块化的研究放到重要的位置.还有,在技术水平没有达到的条件下,一味地追求精度或追求高指标,而没有处理好与稳定性之间的关系.上述这些都是制约本土仪器发展的因素.