原创 新兴应用推动测试测量产业飞速发展，众厂商将如何抓住成长契机？

近年来，我国测试测量产业在生命科学、化学分析、通用电子测量仪器等领域取得了长足发展，市场总额已远远超过以往数十年的总和，一些本土测试测量厂商甚至已经开始走出国门，拉开了自身国际化战略的序幕。 但另一方面，智能化和移动互联网的高速发展，在给我们的生活带来便利的同时，也带来了众多前沿技术和新兴标准，例如4G LTE、电磁兼容、OFDM、相控阵雷达、软件定义无线电等等。如何通过整合全面灵活的测试仪器和功能强大、简单易用的分析软件，将多种测试方案与实际应用相结合，帮助工程师快速解决各种测试瓶颈和难题，是测试测量厂商面临的巨大挑战。 “这是最坏的时代，也是最好的时代”，测试测量领域的各路玩家如何充分利用已有资源，打好手中的一张张王牌？我们拭目以待。 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 变化、机遇和挑战 测试测量产业与信息、电子工业的发展密切相关，移动通信、工业电子、航空航天与国防电子事业本身处于快速的发展过程之中，相应的，测试与测量产业也必须紧跟其发展潮流。 “测试测量领域呈多元化的发展变化，新的格局已逐渐形成。在中低端，多功能仪器渐成气候。有的厂商使用现有的技术和芯片搭起多功能仪器平台，但这一方式和使用全新的单芯片多功能仪器方案相比，成本偏高，长期的竞争力会受到影响，要改变这种现状，唯有开发单芯片多功能仪器芯片，才能轻松驰骋在这个领域。” 安捷伦（Agilent）科技数字与光测试业务部大中华区市场经理杜吉伟如是说。 力科（Teledyne LeCroy）中国区市场经理胡为东则认为，近些年测试测量领域最为显著的变化是新兴市场的成长以及系统的冗余度要求更高。新兴市场如光通信市场的需求推动了更高带宽、更高采样率、更多高带宽通道的示波器产生；对系统冗余度的要求体现在对小电压电源纹波的要求更加严格，高速串行信号需要增加对接收机抖动容限的测试。这些变化给测试测量带来了更大的挑战，同时也推动了测试仪器厂商开发新型产品。 无线技术是罗德与施瓦茨（R&S）公司近年来的重点之一，该公司中国区测试与测量业务发展部经理安毅博士表示，移动通信产业从2G、3G向4G LTE的演进，是带动测试测量发展的重要因素之一。从电子产品角度来看，无线技术应用越来越多，平台日益复杂，也对测试测量技术提出了挑战。 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 泰克（Tektronix）公司大中华区分销业务高级技术营销经理邓锦辉谈到了当前测试测量行业的三大驱动力：第一是移动终端的用户量不断攀升，且设备的数据处理能力及传输能力不断提升，进而带来光网络的扩容要求，以及从云端到整个传输的软硬件的配合需求；第二是通过多媒体传输的内容越来越多，带来更高的带宽需求；第三是包括绿色能源、再生能源，尤其中国大陆整个电网的更新，以及电动汽车、节能照明等新兴产业，带来了大量的测试需求。 北京普源精电（RIGOL）科技有限公司电子测量事业部中国区市场总监焦保春认为，国内的测试测量行业这些年取得了长足的进步。以普源精电为代表的国产测试测量厂商不断扩大占有率，并已经在主流市场赢得用户信任，开始拓展国际市场。但与此同时，国产测试测量仪器的发展依然受到国内上下游产业链不均衡的制约，核心器件缺失、基础器件质量/可靠性不过关等问题还较为严重。另外，产品同质化趋势较为严重，知识产权保护问题等也需要引起政府相关部门的足够重视，这是当前国内测试测量公司急需解决的发展问题。 北京航天测控技术有限公司技术市场经理付旺超提出了智能仪器的概念，他谈到，测试测量领域在迅速向数字化、智能化的方向发展，智能化测试测量仪器的出现，极大地扩充了测试测量仪器的应用范围，智能仪器凭借体积小、功能强、功耗低、性价比高等优势，扩大了测试测量产品的适用范围，迅速在科研单位和工业企业中得到了广泛的应用。此外，总线类模块化智能仪器与国际技术水平相比技术差距较小，正在同步发展，它作为各类自动化测试测量系统的重要组成部分，会有非常大的市场需求。 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 核心竞争力之争 不论技术的走势如何，当前有一点挑战是共通的，即系统越来越复杂、时间越来越紧迫、成本要求越来越严苛，如何能够更快速、更方便、更低成本地解决测试问题几乎是所有测试测量厂商都要面临的问题。毫无疑问，那些拥有核心竞争优势的厂商才能够走得更好、更远。 作为测试测量领域的领先厂商，安捷伦科技的核心竞争力可概括为三方面：芯片技术、半导体工艺和整合力。其中，芯片技术是安捷伦成功的关键。以其最新推出的S系列示波器为例，带宽为8GHz，内部只有一颗ADC芯片，为10bit、40GSa/s实时采样率，打破了数十年以来，ADC采样率和位数相互矛盾和成反比的瓶颈。在中端示波器领域，InfiniiVision 系列的六合一芯片技术，将示波器、逻辑分析仪、频率计、电压表、任意波发生器等功能集成到一个芯片上，不仅提升了功能，而且降低了功耗，增加了可靠性。 在半导体工艺方面，安捷伦的磷化铟技术贡献卓著，今年，其高端示波器市场占有率跃居全球第一，很大程度上都归功于这一工艺。杜吉伟谈到，无论是哪种工艺，随着频率的增加，其晶体管工作电压会持续下降，到某个频率点就会因工作电压太低而无法应用于优秀的测试测量仪器。磷化铟半导体工艺的晶体管，其工作电压天生就是硅锗工艺的数倍，尤其是该工艺中厚膜封装、氮化铝散热、微波暗室三维电路技术的突破，使得其高端示波器的本底噪声和固有抖动等指标领先于业界。 “超强的产品整合能力是安捷伦最为看重的，在竞争激烈的今天，单一的技术优势并不能形成强大的核心竞争力”，杜吉伟说道，安捷伦最新的技术突破是将仿真、器件评估、PCB验证、模块测试、整机测量的所有环节打通。这种整合和贯通能力，避免了不同部门之间、不同测试阶段算法不对等而无法贯彻的可能。 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 与安捷伦类似，整合能力也是泰克所强调的重点。邓锦辉表示，尽管示波器要求的灵敏度不如频谱仪高，但是所需的采样速度和带宽远远高于频谱仪，要在同一个时间轴将它们关联起来，需要很强的技术整合能力。从前端模拟部分到后端采样存储等，泰克有各种专利技术，因此跨域混合域分析能够以低于竞争对手的价格来实现。 同样，泰克也一直专注于ASIC的研发设计。该公司在示波器前端模拟部分的设计，以及后端的数字信号处理技术，都有多年的技术积淀。例如在MDO系列示波器中的跨域分析，正是因为前端采用了自行研发的ASIC，才能够将时域、频域，以及同一个时钟时域、频域大量的数据关联起来。 在低端入门级的示波器（如TBS1000、TBS2000等基础示波器）上，泰克坚持用自己的ASIC，因为这样可减少对目标信号的影响，测试结果更精准，且能耗更低。 罗德与施瓦茨公司则在产品开发、产品系列的完整性方面给予了足够的重视。目前该公司的产品覆盖了诸多的领域，如移动通信、通用电子、航天国防、广播电视等。在这些领域中，罗德与施瓦茨公司可提供全面的测试功能，其核心的技术特点可概括为三方面：首先是平台化，即一台仪器实现多种功能，以方便用户的测试，降低用户的测试成本。如无线综合测试仪器CMW500，可以实现射频测试、协议测试等；信号与频谱分析仪FSW，可以实现各类通信信号，包括雷达信号、电台信号的测试。其次是智能化，该特性可极大地简化了测试操作，提供了友好的人机界面。例如主流仪器均装备大尺寸触摸屏，内置windows操作系统等。第三是多样化，经过多年的研发积累，该公司的仪器型号种类越来越多，具有高、中、低等不同档次的设备，可覆盖研发、生产、保障等不同的测试应用。 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 力科正在持续加强多通道高带宽示波器的优势，保证示波器的最重要指标模拟带宽始终处于业内领先水平，同时，他们也在加快更新中低端示波器，并融入更多的功能和分析能力。回顾力科近几年的技术突破，首先，高带宽示波器的带宽已经可以达到100GHz，而且可以实现多个通道高带宽，其模块化示波器LabMaster 10Zi系列，可实现20个通道，每通道100GHz；40个通道，每通道65GHz；80个通道，每通道36GHz。其次，力科还推出了创新的12bit ADC高精度高分辨率示波器HDO系列；此外，力科还推出了专门针对USB3、SATA、SAS、PCIE等高速串行信号进行接收机测试的而且具有协议握手能力的误码分析仪仪PeRT3系列。 普源精电致力于通过原创性技术创新和集成性技术创新，从而推出优质的新产品。目前，普源精电已经可以提供从70MHz-500MHz的全系列混合信号示波器。这些示波器都基于其UltraVision技术平台，可以提供同类产品中更长的存储深度和更高的采样率。其MSO可以提供2路或4路模拟通道和16路数字逻辑通道，除并行总线外，还支持2路常用串行总线解码与分析功能，是嵌入式设计与调试应用强有力的工具。焦保春表示，创新的本质体现是通过新技术提升产品品质，同时降低成本，这也是普源精电的追求。他表示，同等价位的情况下，普源精电的示波器在功能、性能等方面极具竞争力；而在同级别的性能、功能和质量下，普源精电的示波器价格绝对有优势。 国内测试测量行业的另一家有代表性的厂商——航天测控公司，主要立足于国防军工装备全寿命周期的测试测量领域，基于故障注入器系列产品和总线类智能仪器产品实现了面向装备测试性验证评估系统、面向装备的全寿命周期自主保障维修系统，以及面向复杂装备（载人航天、大飞机、航母等）的故障诊断与健康管理（PHM）系统等重大项目。在技术路线方面，该公司立足于国防军工装备全寿命周期测试测量应用，提供系列化宽温级（工业级&军工级）基于国产元器件的智能仪器硬件平台；另一方面，该公司在其航天品质和背景的信息化保障技术和智能仪器技术的基础上，致力于提供工业物联网整体解决方案。该公司实现了射频微波仪器的自主研发，从3GHz频段的频谱仪、矢量信号分析仪、矢量信号源拓展至26.5GHz系列微波仪器。这些微波仪器采用PXI合成仪器架构，可兼容标准化和客户定制化的需求。 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 他们眼中的“未来” 论及测试测量产业的未来，杜吉伟从硬件和软件两方面进行了探讨。他认为，硬件方面多合一和模块化是两条发展主线。特别是对于中低端的仪器来说，多合一功能是主要趋势。此外，模块化是另一特征，尤其是针对产线测试，模块化仪器的灵活性和潜在的降低成本的可能，是台式仪器无法替代的。 软件方面的两条发展主线是：仿真软件正朝着和硬件整合的方向发展。以安捷伦的ADS为例，在高速数字电路领域，把高速总线和接口的仿真与后期的产品验证测试这些中间环逐一打通，让工程师在仿真阶段就能预见未来的产品测试报告，而中间任何阶段的实测结果会被用来校正仿真数据。 另一条主线则是硬软件的发展，所谓硬软件，是指写到FPGA硬件里的软件，有些应用场合，需要实时处理数据，Windows操作系统反应太慢，实时操作系统的测量仪器内部并不对外开放，因此，有些厂家开始开发基于FPGA的仪器，并将FPGA编程接口开放给用户，提供开发套件。典型的例子是安捷伦的U5303A 12bit数字化仪，用户可对其内部FPGA进行编程，实时处理测量数据。 力科公司则会持续加强多通道高带宽示波器的优势，保证示波器的最重要指标模拟带宽始终领先，同时在中低端示波器方面，将会融合更多的功能和分析能力。胡卫东表示，从产品角度，力科将继续延续如12bit ADC、高精度、多通道等创新思路开发具有更多独特性能的示波器；从技术角度，力科将继续采用最新的芯片工艺和其专利DBI（数字带宽交插复用）技术实现更高模拟带宽的示波器；此外，力科将进一步加强在查找异常、调试与分析方面的优势，如最新示波器上所配备的SDAIII串行数据分析软件，TriggerScan智能触发扫描搜索异常功能等。 罗德与施瓦茨公司看到了产品的预研和研发阶段，测试测量技术的广阔前景，以及生产环节，高效、精确和一致性的测试需求。不论是产品还是技术发展，罗德与施瓦茨公司的创新与进取精神体现地淋漓尽致。比如高端的信号与频谱分析仪FSW，不断地拓展性能的极限，解调分析带宽可达500MHz。 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 从应用的角度来说，罗德与施瓦茨公司倾向于提供全面地用于解决用户测试需要的方案与产品。例如针对中国的TD-LTE标准，该公司抓住市场先机，提供了全套的测试测量方案，可覆盖该领域各个环节的研发、生产、认证等测试需求。 未来，具有射频功能的嵌入式系统产品越来越多，支持跨域测试成为很多产品调试的需求，这是泰克方面所看到的新趋势。混合域调试的概念很好地满足了这种应用需求，一台仪器拥有多种仪器功能，可便于用户解决包括其基带、数字电路，甚至模拟电路的调试问题。MDO3000六合一混合域示波器是泰克今年推出的非常重要的产品，它专为满足时域、频域的混合测试需求。 面对新技术和新应用带来的测试需求，泰克目前已走在了前列。4K视频技术大热，江苏卫视率先做了第一台4K转播车，其中就选用了泰克的测试测量设备。另外，泰克在今年第一季度的时候发布了新的MTS4EAV7，其增加的功能能够支持H.265编解码。 普源精电的焦保春则透露，该公司将在中低端市场继续保持已有的成绩并稳步前进，高端市场方面，也会充满信心地不断拓展。未来将继续践行企业的核心价值观，以精益求精的态度，不断提供创新的产品，为客户创造价值。不断追求新的营销和服务模式，满足客户的不同需求。 航天测控的付旺超则表示，模块化和虚拟技术的发展已经成为测试测量仪器发展的新趋势。为了满足不同多功能的测试需求，需要提供一个功能更全面、扩展性更强的自动化测试系统。随着测试的复杂性提升以及各种测试设备数字化、智能化及硬件水平不断增强，测试过程也呼唤更便携、快捷及易用的测试设备出现。 在这些趋势下，以软件为核心的虚拟仪器测试技术正逐渐成为行业主流，同时，测试测量技术与通信技术、计算机技术、传感技术互相融合的趋势越来越明显，未来将不断向着更高精度、更高智能化的方向发展。 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载