我們看到,這也許,將是我們儀器發展的一個趨勢。我們再來看一下,儀器行業的發展過程。在1940年代及之前,大部分儀器都是使用電子管,它的功能非常單一,被測信號以發光的形式,將信號的狀態呈現給使用者,它無法完成多臺儀器的互通。而這個信息收集過程,就需要實驗員來完成了,這樣非常低效。到了1960年代,隨著計算機技術的發展,出現了通過計算機通信接口互聯的多臺儀器系統。后來,技術進一步進步,到了1980年代,出現了模塊化儀器系統,它提供了更好的自動化測試能力。另外,模塊化儀器是由板卡組成的,可以通過組合不同的板卡來實現不同的功能。在這個發展過程中,我們看到了儀器的發展趨勢,是逐步地由單一功能->到組合功能->再到一體化功能,這么一個趨勢。
圖5 儀器行業發展歷程
3、如何構建第四代儀器
根據上面的多次思考,我們也構想了,應該做成什么樣。
首先,第四代儀器應該是由功能非常強大的收發通道組成的儀器,在組合過程中,需要將2個通道形成互相協調的特性。要實現這個互相協調特性,就需要有一個非常高的內部數據傳輸和處理能力。我們計算過,要實現4G帶寬的系統話,至少需要440Gbps的數據傳輸和處理能力。最重要的一點,它的功能,不應該是由硬件決定,而應該是像智能手機一樣,通過安裝APP,由軟件來決定它的功能。
而作為一臺儀器,它的信息樣本需要包含兩項關鍵信息:1、信號的幅度;2、信號的時間。過往單通道的儀器,時間精度比較容易保證。但是在復雜的測試系統,就存在多個測量通道之間時間的同步關系,這個同步關系只有在一定精度內,整個收發系統的協調和配合才能達到一定的使用性。在我們調研過程中,一般認為多個時間系統的時間同步性需要達到10ps,才能滿足需求。
圖6 應該做成什么樣
做了這么多的概念預研,說干就干,這就是RIGOL的特點,敢想!能干!
當我們需要有計劃、有步驟地實現這個目標,我們經過了10年的ASIC技術積累,突破了寬帶信息采樣的關鍵芯片技術。為了能將收發系統有機地集到一起,我們在方案打磨方面,完成10個以上方案的討論、改進和驗證。剛才也提到了很多關鍵的技術點,這些技術包括:寬帶采樣、高速信號合成,以及多路信號之間的精確度同步。在產品研發過程中,我們至少有10個以上關鍵技術的突破,這些技術融合成一款新的儀器,我們認為它應該是儀器發展過程中,有自己地位的一款產品。
圖7 如何做到
從1940年代及之前的第一代儀器,到1960年代第二代組合儀器,再到1980年代第三代模塊化的軟件定義儀器,現在,2020年,第四代儀器應該是什么樣的?
圖8 儀器系統將如何再次演進
請看大屏幕,第四代儀器,一體化軟件可定義儀器!打破傳統儀器功能固定、測試系統組合復雜的局限性,實現了由不同“App”軟件來定義儀器功能的新突破。
圖9 第四代儀器
Max70000系列時域工作站,業界首臺一體化軟件可定義時域工作站。在單臺儀器上,通過收發通道的互相組合,能夠同時進行發送、接收以及阻抗的測量,單臺儀器即可作為一個完整的測試系統。
圖10 Max70000系列時域工作站
Max70000系列時域工作站是基于全新的StationMax®硬件平臺實現的。我們來看一下StationMax®硬件平臺是如何運作的。
該平臺包含兩個部分:
1、基礎硬件層,這個基礎硬件層包含:寬帶接收機、寬帶發射機、寬帶收發間的信號處理和傳輸能力、強大的數字信號處理功能、一個6核64位的處理器確保軟件的順暢運行。