我们看到,这也许,将是我们仪器发展的一个趋势。我们再来看一下,仪器行业的发展过程。在1940年代及之前,大部分仪器都是使用电子管,它的功能非常单一,被测信号以发光的形式,将信号的状态呈现给使用者,它无法完成多台仪器的互通。而这个信息收集过程,就需要实验员来完成了,这样非常低效。到了1960年代,随着计算机技术的发展,出现了通过计算机通信接口互联的多台仪器系统。后来,技术进一步进步,到了1980年代,出现了模块化仪器系统,它提供了更好的自动化测试能力。另外,模块化仪器是由板卡组成的,可以通过组合不同的板卡来实现不同的功能。在这个发展过程中,我们看到了仪器的发展趋势,是逐步地由单一功能->到组合功能->再到一体化功能,这么一个趋势。
图5 仪器行业发展历程
3、如何构建第四代仪器
根据上面的多次思考,我们也构想了,应该做成什么样。
首先,第四代仪器应该是由功能非常强大的收发通道组成的仪器,在组合过程中,需要将2个通道形成互相协调的特性。要实现这个互相协调特性,就需要有一个非常高的内部数据传输和处理能力。我们计算过,要实现4G带宽的系统话,至少需要440Gbps的数据传输和处理能力。最重要的一点,它的功能,不应该是由硬件决定,而应该是像智能手机一样,通过安装APP,由软件来决定它的功能。
而作为一台仪器,它的信息样本需要包含两项关键信息:1、信号的幅度;2、信号的时间。过往单通道的仪器,时间精度比较容易保证。但是在复杂的测试系统,就存在多个测量通道之间时间的同步关系,这个同步关系只有在一定精度内,整个收发系统的协调和配合才能达到一定的使用性。在我们调研过程中,一般认为多个时间系统的时间同步性需要达到10ps,才能满足需求。
图6 应该做成什么样
做了这么多的概念预研,说干就干,这就是RIGOL的特点,敢想!能干!
当我们需要有计划、有步骤地实现这个目标,我们经过了10年的ASIC技术积累,突破了宽带信息采样的关键芯片技术。为了能将收发系统有机地集到一起,我们在方案打磨方面,完成10个以上方案的讨论、改进和验证。刚才也提到了很多关键的技术点,这些技术包括:宽带采样、高速信号合成,以及多路信号之间的精确度同步。在产品研发过程中,我们至少有10个以上关键技术的突破,这些技术融合成一款新的仪器,我们认为它应该是仪器发展过程中,有自己地位的一款产品。
图7 如何做到
从1940年代及之前的第一代仪器,到1960年代第二代组合仪器,再到1980年代第三代模块化的软件定义仪器,现在,2020年,第四代仪器应该是什么样的?
图8 仪器系统将如何再次演进
请看大屏幕,第四代仪器,一体化软件可定义仪器!打破传统仪器功能固定、测试系统组合复杂的局限性,实现了由不同“App”软件来定义仪器功能的新突破。
图9 第四代仪器
Max70000系列时域工作站,业界首台一体化软件可定义时域工作站。在单台仪器上,通过收发通道的互相组合,能够同时进行发送、接收以及阻抗的测量,单台仪器即可作为一个完整的测试系统。
图10 Max70000系列时域工作站
Max70000系列时域工作站是基于全新的StationMax®硬件平台实现的。我们来看一下StationMax®硬件平台是如何运作的。
该平台包含两个部分:
1、基础硬件层,这个基础硬件层包含:宽带接收机、宽带发射机、宽带收发间的信号处理和传输能力、强大的数字信号处理功能、一个6核64位的处理器确保软件的顺畅运行。