測試測量，作為一個看似不慍不火的基礎性行業，遠沒有很多科技行業那樣叱詫風云，不過作為幾乎滲透到每個角落的龐大產業來說，測試測量產業的發展在很大程度上影響著整個人類科技發展的步伐。縱然阿基米德用杠桿翹動了地球，他依然無法告訴別人地球的重量。科技改變生活助先進的儀器，現代人已經可以輕松地測量出地球所有的基本參數。特別是伴隨著信息技術、精密工程的發展，測試測量成為這些改變我們生活的新工藝、新材料、新產品的質量保證，離開測試測量的保障，我們面對的將是一個危機四伏的高科技世界。

隨著被測試系統、產品的發展水平日趨提高——速度越來越快、體積越來越小、應用覆蓋范圍越來越廣，人們對測試測量技術及精密儀器的要求也越來越高，促使測試測量技術和測量儀器不斷出現新產品、新技術和新方法。高精度、率的需求成為推動測試測量技術發展的根本動力。

無線測量的挑戰

通信縮短了世界的距離，數字無線信號逐漸占據了人們的生活。如何洞悉這些高速信號的一切細節，成為擺在所有測試測量儀器廠商面前的難題。即將在全球大規模布網的3G和WLAN是無線領域最具價值的技術，由此引發的龐大測試規模和嚴格的測試要求對于測試儀器廠商既是機遇也是挑戰。

WiMax技術的商用面臨著諸多挑戰，穩定性和可靠性是最為重要的要求，同時還必須要適應無線信號速度快、頻率高的特點。3G采用的CDMA技術的系統和信號的高復雜性以及各種新應用所需的高質量和高帶寬，要求測試必須確保高精度和適應高速數據流，必須要提高儀器的智能程度以從原始數據中求出CDMA的各種有用參數，同時測試儀器的軟件要便于升級以支持標準的升級。如果采用傳統的測試儀器和方法，綜合測試儀的可擴充仿真器件價格過于昂貴，無線基站的維護也是個不小的問題。

3G系統測試更偏重于數據業務性能測試，網絡性能、多業務并行和網絡間互聯互通是測試重點，如何突破傳統語音為主的方式是測試的難點。比如，語音信號一般只有20個KPI參數，而3G的數據服務將達到200個KPI參數。對于針對數據為主的無線技術的測試，必須確保無線鏈路的傳輸特性及其穩定程度，同時還需要應對下載測試的復雜程度。與此同時，無線網絡作為一個龐大的通信系統，不同企業的產品之間的互操作性也是無線測試中重要的內容，由于RF射頻芯片組和模塊器件的設計比較復雜，因此即使是通用的標準也無法確保產品之間可以互操作。
新技術催生新產品

利潤豐厚的無線測試提出的挑戰給了測試測量行業巨大的發展推動力，作為新技術大范圍應用保障基礎的測試測量行業必須率先應對新的挑戰，而影響測試測量水平的最重要因素就是儀器的功能。諸多新技術的出現確保測量儀器滿足無線測試的需求。

數字射頻（RF）信號復雜的調變信息、變化迅速、頻率跳躍不定、尖銳和短暫消失等特點讓傳統采用掃頻分析儀和矢量分析儀（VSA）測量的方法無所適從。如何實時捕獲2.4GHz的高速信號以及發現多路信號中的干擾信號成為必須解決的難題。為此，泰克公司推出了曾經應用于示波器的DPO升級之后的DPX數字熒光波形成像處理器技術，通過顯示顏色不同可以區分不同信號的出現概率。為了能夠每秒處理48000個頻譜，DPX采用專用的實時硬件處理進入的信號。通過使信號間隔達到最小，為用戶提供了完全不同于以前的實時RF信號視圖。它對最短24 µs的信號實現了100%的偵聽概率。DPX技術利用顯示顏色不同標明信號出現的概率，由此可以發現軟件定義無線電在軟件切換頻率時產生的無線頻率瞬時失真；DPX還可以把信號進行分離處理，幫助發現非線性干擾信號，在無線電監控中可以檢查信號中是否含有非法信號。在捕捉方面則采用了全新的頻率模板觸發，模板可按電平和頻率定義，超過預設值即觸發。這樣就可以通過建立不同的模板捕捉主要信號外的信號，并可以確保大信號中的小信號進行觸發。兩種技術的結合大大改善了頻譜更新速率和信息顯示能力，把大量RF數據轉化成視圖，清晰分辨出異常信號。幾種技術的融合可以進行時域和頻域同時分析，多域顯示功能可以同時測試時域、頻域等不同域信號并分別顯示各個域的情況，便于查找錯誤或實時分析。基于這幾種技術的實時頻譜分析儀不僅適用于無線通信和RF行業開發領域，在無線監控和雷達設計等領域也有廣泛的應用。吳佑壽院士指出：“數字熒光技術可以發現同頻工作下的大信號背后的小信號，這對我們的數字通信非常有幫助。移動數字電視非常需要實時頻譜分析，特別是測試移動傳播信號的盲點和斷點非常有價值，可以幫助我們確定每個位置的信號強弱。
當然，沒有采集就沒有分析，再好的分析能力如果無法采集到信號也沒有意義。比如泰克的頻率外觸發技術，通過高性能的探頭，可以輕松偵測到高頻小功率信號，從而保證分析的準確性。探頭是信號采集的源泉，也是信號分析的基礎。有源探頭電容低而無源探頭電阻高，為了盡量減少探頭對信號的影響確保信號的準確性，必須確保探頭具有高阻抗和低電容。力科公司推出了ZS系列有源探頭，探頭增加了前端放大器，在高頻時確保了較高的阻抗，從而同時實現可高阻抗和低電容的苛刻要求，減少信號的干擾影響。探頭作為信號偵測工具，不僅需要性能出色，更需要滿足不同場合的需要。ZS系列增加了全面的端部/接地配件，前端探頭體積很小，可以運用多種接地線組合，縮短接地線與信號的距離，讓信號保真度更好。這種獨特的設計可以測試IC腿、SMD元件、BGAs和通路等精密環境的信號。

平臺化成為趨勢

3G和WiMax技術的商用面臨著諸多挑戰，穩定性和可靠性是最為重要的要求，同時還必須要適應無線信號速度快、頻率高的特點，這就對測試儀器提出了很高的要求。只有具備了軟件開發、數字電路設計及測試、射頻測試和協議分析等全面的解決方案才能適應3G網絡的整體需求。從網關、天線到空中接口，從基站到主干網，從轉換接口到小區切換，傳輸方式從TDM到ATM或者寬帶IP和吉比特以太網，這需要一個完整的測試平臺以保證高速數據交換和多信令識別系統的評估，并且保證3G與2G和WLAN等系統的無縫鏈接，從而保證整個網絡的Qos。

面對這種挑戰，單個儀器已經無法滿足網絡測試的綜合需求，平臺化產品成為解決問題的唯一途徑。安捷倫公司展示了針對3G從研發設計到設備生產的全面的測試解決方案，其中包括為研發設計提供的ADS (Advanced Design System)設計方案；為數字基帶提供的測試方案；為模塊或設備提供的射頻測試方案；為手機和基站提供的整機測試的系統測試方案；為TD-SCDMA網絡信令提供的測試方案。比如，針對WCDMA/HSPDA的主要測試項目包括：端對端數據連接能力，使用戶能夠建立一條采用HSPDA的IP數據通道，在測試臺上仿真最終用戶的應用體驗； HSDPA數據吞吐量監視器，使設計師可通過數據通道查看實時數據速率；支持CAT 6(6類)端對端數據連接和HSDPA衰落、InterRAT 2-box數據和話音切換以及空閑和數據重新選擇能力。安捷倫的這個完整解決方案還針對GSM/GPRS/EGPRS實驗室應用的用戶，率先提供了雙傳送模式(DTM)和雙小區仿真等先進特性，從而轉化為獨特的3G功能。 雙小區仿真提供了兩個獨立小區供移動測試設備進行選擇和切換，從而保證了對GSM/GPRS/EGPRS切換和小區選擇進行真實測試。它既支持話音切換，也支持在IP數據連接期間的網絡始發和自主切換。執行這些數據切換時，IP流量將被自動地通過適當小區重新路由，所有的上下文信息都予以保留。此外，它還可以切換DTM呼叫，并同時保持話音連接和數據連接。雙小區仿真可以實現從GSM、GPRS和EGPRS網絡擴展到WCDMA和HSDPA。 DTM可在真實條件下對并發的話音連接和包數據連接進行測試。例如，一個AMR話音呼叫(其中編解碼率正在快速變化)可以與采用增量冗余的EGPRS IP數據連接同時進行。當它們運行時，可能會有意地加入誤碼，以強制進行重新傳送。設計人員在進行Tx和Rx測量時，協議交換可被實時記錄下來。DTM的能力還包括：支持多種PDP上下文和EGPRS多時隙等級33(具有完全的吞吐量)，以及對多重和輔助PDP上下文的支持。

R&S也可以提供全面的3G業務測試解決方案，測試平臺可以基于CRTU或者CMU200，支持GSM/GPRS、WCDMA和cdma2000等標準，可以進行MMS、WAP、視頻電話、網絡瀏覽、視頻流等業務測試，并可以在業務測試的同時進行射頻測試和信令監測，以便于進一步的分析。值得一提的是，為了對手機的業務支持進行嚴格的認證，OMA(Open Mobile Alliance)組織已經制訂了一些3G業務測試例，其中一些已經被GCF或PTCRB所采納，成為了手機認證的一部分。R&S推出了CRTU-ATE平臺，可以基于上述需求為業務一致性測試提供了靈活的解決方案，并在業界率先支持MMS的一致性測試。

 不僅僅是無線通信領域，平臺化已經成為整個測試測量行業的發展方向。比如，很早就倡導測量平臺化的NI，依托LabVIEW軟件和PXI總線，借助強大的PC處理功能和獨特的信號采集技術，一直堅持從設計過程到生產過程的全流程一體化測試系統的建立，其目的就是要建立一個統一的生產測試平臺。從工業控制到生產流程測試再到多種數據收集，LabVIEW作為NI的根本優勢，其核心競爭力就是一個集多行業多領域的平臺化測試。

軟件作用日漸突出

談到LabVIEW，就不得不談軟件在現代測試測量中的重要作用。現在的測試儀器已經不僅僅是硬件的比拼，更多的突破和競爭集中在軟件的更新上。軟件已經在現代測試中發揮著越來越重要的作用，幾乎2006年每個新推出的高端儀器都搭配了較高的內存并內嵌各種操作系統，用以保障軟件的高效運行。比如泰克的DPX軟件可以發現SDR的軟件切換頻率的無線頻率瞬時失真，是數字RF信號測試的關鍵；力科公司的WaveScan搜索分析團建支持多種掃描模式，并具有高級采集分析功能，可以快速發現異常事件，并對信號進行全面分析。可以說，借助軟件的力量，測試軟件已經逐漸成為測試發展的重點。

綜合測試系統是一個自動化平臺，模塊化是發展趨勢，重點在于軟件平臺的搭建，LabVIEW 可以應用在全平臺操作系統，從測試到設計都采用一個平臺，LabVIEW讓客戶自主開發驅動模塊滿足需要。已經20年的LabVIEW軟件發展到了8.20版本，并且已經推出了LabVIEW8.20的簡體中文版，更方便中國工程師的使用。LabVIEW 8.20的功能比以前有了較大的提高，不僅圖形化界面更加便于操作，而且還可以實現工程師自主開發程序模塊，針對不同應用開發不同模塊程序。在編程工具方面，增加了使用面向對象的編程方式開發可擴展的代碼，使用自動VI接口創建功能集成.NET Web服務，使用自動DLL接口生成功能重復利用外部代碼，動態地調用DLL并使用調回(callback)功能。用戶界面開發方面增加了使用基于OpenGL的3D顯示工具創建高級用戶界面，通過Web對應用實現同步的多用戶控制和測量功能改進。同時，使用新的技術數據管理(TDM)Streaming VI實現更快速流盤，使用FPGA向導自己定制數據采集設備，將標準PC機轉換成一個實時系統，在工業系統中加入觸摸板，使用共享變量與移動設備輕松通信以及使用MathScript在您的LabVIEW程序框圖中加入文本數學模式。

特別是伴隨PC處理技術的最新進展，LabVIEW獲得更多的發揮空間。CPU向雙核甚至多核方向發展讓LabVIEW在多路并行信號處理方面發揮更大的優勢（復雜的信號絕大多數都是并行的），多核處理器可以提高虛擬儀器的采集和處理性能，據介紹，雙核對多路信號的分析處理能力比單核提高了100%，更有利于多設備多信號在單一PC上的處理和分析。結合具有高傳輸能力的PXI總線，虛擬儀器可以更好采集、傳輸和處理復雜多變的無線信號。

不僅僅是測量

如果你還只是把測量儀器當作單純的測試工具，你顯然已經跟不上測量儀器發展的趨勢，很多測量儀器已經逐漸開始扮演起硬件開發工具的角色。

LabVIEW軟件平臺依托圖形化界面，可以代替VHDL進行FPGA的開發。用戶通過在LabVIEW界面進行圖形化編程設計，然后LabVIEW軟件將程序自動轉換成VHDL代碼寫入FPGA。采用LabVIEW開發的結構和LOOP與VHDL完全一樣，而LabVIEW的圖形化特性可以讓開發更直觀更方便。特別是對于并行任務開發，利用LabVIEW的圖形界面可以實現多路并行控制，而VHDL文本則有很大困難。這樣，開發工程師只需要熟練掌握LabVIEW而不需要再學習VHDL就可以實現多種產品功能的開發，開發的焦點也從編寫程序轉變為如何實現各組件的功能組合。這種方法把設計和測試過程有效地整合在一起，提高了開發的效率。

同樣，泰克公司也針對嵌入式系統開發推出自己的新產品，用以幫助工程師在開發過程中跟蹤信號和模擬仿真。通過針對串行和并行傳輸的不同優化，便于追蹤噪聲、發現建立保持問題、解決總線邏輯、捕捉亞穩態，并可以選擇不同的總線傳輸模式進行預先仿真，為開發過程提供模擬預期。