引言

按照業(yè)內(nèi)習(xí)慣，數(shù)字存儲(chǔ)示波器（Digital oscilloscope,，以下簡稱“數(shù)字示波器”）的定義是將被測信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換,、存儲(chǔ)、處理后,，再進(jìn)行顯示的一種存儲(chǔ)示波器,，它一般會(huì)包括輸入通道、采集控制與數(shù)據(jù)存儲(chǔ),、顯示裝置,、輸出接口,、適配器等附件。

另一方面,，從傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAQ）朝著高帶寬,、高采樣率方向發(fā)展而來的高速數(shù)字化儀（Digitizer，以下簡稱“數(shù)字化儀”）已經(jīng)在越來越多的測量儀器公司產(chǎn)品線中頻繁亮相,，其特點(diǎn)是同樣基于ADC技術(shù)且專注于高速和高精度信號(hào)的采集與捕獲,，同時(shí)再配上專業(yè)的信號(hào)處理與高速數(shù)據(jù)傳輸能力，通過輔助軟件可以在電腦屏幕上顯示波形（如圖1所示）,，從而可以實(shí)現(xiàn)一些靈活而專業(yè)的特殊功能。

圖1. 坤馳科技針對(duì)示波器應(yīng)用開發(fā)的軟件界面

由此可見,，數(shù)字化儀通過適當(dāng)?shù)能浖梢詫?shí)現(xiàn)與示波器相同的功能,，即采集電信號(hào)波形并在屏幕上顯示出來，并且將信號(hào)的數(shù)據(jù)保存下來,。事實(shí)上,，數(shù)字化儀已經(jīng)在不少場合完全替代了示波器的使用，尤其是在需要高采樣率,、高分辨率和多通道的應(yīng)用中,，表1給出了二者的詳細(xì)對(duì)比。

表1. 高端數(shù)字示波器與數(shù)字化儀的特點(diǎn)對(duì)比

高功率超寬帶脈沖信號(hào)出現(xiàn)的場合或應(yīng)用其實(shí)比較多見,，包括軍事與國防,、航空航天、科研,、醫(yī)學(xué)設(shè)備,、氣象等，下面表2總結(jié)了該信號(hào)的典型特征,。

表2. 高功率超寬帶脈沖信號(hào)

由此可見,，高功率超寬帶脈沖信號(hào)作為一種并不“罕見”的信號(hào)，其特性卻對(duì)采集設(shè)備或儀器設(shè)備提出了較為“苛刻”的要求,。

某國內(nèi)研究所為了實(shí)現(xiàn)對(duì)特定環(huán)境下高功率超寬帶脈沖信號(hào)的測量,，將測試環(huán)境設(shè)定在封閉的腔體空間內(nèi)，這樣對(duì)設(shè)備的要求就較為苛刻,，再結(jié)合國產(chǎn)化的需求,，對(duì)比了市面上常見的兩套方案，對(duì)比如下（參考表3）：

表3. 基于國產(chǎn)數(shù)字示波器與國產(chǎn)數(shù)字化儀的方案對(duì)比

通過上述表格對(duì)比可知,，在基于國產(chǎn)化設(shè)備的前提下,，不論是常規(guī)臺(tái)式還是無屏幕緊湊型的數(shù)字示波器方案都無法滿足一些特定情況下的信號(hào)采集任務(wù)，而基于數(shù)字化儀的方案則完美符合各項(xiàng)指標(biāo)和極具挑戰(zhàn)性的特殊需求,。

圖2所示的數(shù)字化儀選用的坤馳科技推出的QT2125,，它具有2通道、10GSPS采樣率,、2.5GHz模擬帶寬的,，既可以起到高帶寬示波器的作用，同時(shí)也是一款超小型化,、超高速,、低功耗的數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)設(shè)備，采用了依照IEC 60169-20標(biāo)準(zhǔn)的SSMC接口,，可安裝于待測設(shè)備的內(nèi)部,，能夠通過USB/光纖/Wi-Fi連接計(jì)算機(jī)，如圖3所示為產(chǎn)品的實(shí)物圖,。在嚴(yán)苛的環(huán)境現(xiàn)場,，能夠通過上位機(jī)控制，完成對(duì)真實(shí)強(qiáng)電磁脈沖信號(hào)的采集與存儲(chǔ),，并能夠?qū)⒋鎯?chǔ)信息讀取并分析,。

圖3. 坤馳科技QT2125數(shù)字化儀采用了微小型螺紋連接式的SSMC接口

然后將測試環(huán)境改為更為嚴(yán)苛的封閉腔體空間之后,，改用基于QT2125數(shù)字化儀的方案進(jìn)行相同信號(hào)產(chǎn)生條件下的信號(hào)采集,，并將采集后的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取，可以看到時(shí)域下信號(hào)波形的恢復(fù)情況如圖5所示,。

圖5. 采用基于QT2125數(shù)字化儀采集信號(hào)后的讀取

為了進(jìn)一步觀察該脈沖信號(hào)頻譜的帶寬特性,，可以通過FFT算法將原始的時(shí)域數(shù)據(jù)計(jì)算得出頻域結(jié)果，如圖6所示,。

圖6. 用FFT計(jì)算得到脈沖信號(hào)的頻域波形

結(jié)論

現(xiàn)代數(shù)字化儀與數(shù)字示波器一樣都基于高速ADC技術(shù),，可以在很多情況下，起到高帶寬數(shù)字示波器的作用,。坤馳科技的國產(chǎn)QT2125數(shù)字化儀具備以下特性,，所以能成為高功率超寬帶脈沖信號(hào)瞬態(tài)采集的理想選擇。

1.性能卓越：2通道/10GSPS采樣率/2.5GHz帶寬/12bit垂直分辨率,，等同于一臺(tái)高帶寬高分辨率的數(shù)字示波器,。

2.靈活使用：既可通過軟件編程突破示波器的某些功能限制，還可通過外接設(shè)備擴(kuò)展功能,。

3.高效傳輸：USB3.0+光纖方案突破距離限制,，還可避免電磁干擾，保障數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性,。

4.系統(tǒng)集成：支持多通道同步采集,，也能夠憑借其小巧,、輕便、低功耗,、大存儲(chǔ)容量等特性,，替代示波器成為復(fù)雜測試方案下系統(tǒng)集成的首選。

5.成本優(yōu)勢：硬件采用模塊化設(shè)計(jì),，單位通道成本顯著低于傳統(tǒng)數(shù)字示波器,。