普源示波器DS81304在信號測試分析中的優勢和主要應用場景

最近，普源精電推出了一款13GHz帶寬的示波器DS81304,。有些小伙伴會好奇，為什么普源示波器的帶寬會從5GHz跳到13GHz，為什么不是到10GHz或者15GHz呢？13GHz的示波器又能干些什么呢？下面講為大家介紹，為什么DS81304設計為13GHz帶寬，以及DS81304相比5GHz帶寬的DS70504又能有什么特點。

為什么是13GHz帶寬？

想要解釋這個問題，我們可以先看一下下方的表格，目前常用的通訊協議速率及測試所需帶寬。

表一 常見通訊協議示波器測量帶寬需求

從表一可以看出，不少的通訊協議進行測試所需要的帶寬在12GHz或者12.5GHz。如果示波器選擇在10GHz會導致無法對這些協議信號進行覆蓋。而往上一層的協議如GDDR5，HDMI2.1 FRL，MIPI3.0等速率需求往往達到20GHz，所以選擇15GHz 也不會使得其覆蓋范圍變得更大。

DS81304特點

DS81304的使用場景可以分為基礎測量與協議分析兩種。

基礎測量方面我們可以與DS70504進行對比：

表2 DS81304與DS70504對比

從表2可以看常，DS81304在帶寬、采樣率、上升/下降時間上有著顯著提升。因此，高頻率范圍的高帶寬示波器主要應用在需要處理和分析高頻信號的行業，所以DS81304可以應用于射頻\無線通信，激光設備，高速電子設備等領域。搭配實時眼圖、抖動分析、自動測量等測試功能，可以完成對高速信號的質量分析。

除了常規的基礎測量，DS81304還可以基于采集到的通訊信號進行一致性分析，判斷通信質量以及是否符合協會要求標準。

表3 DS81304的一致性測試項目

DS81304除了在DS70504的USB2.0與百兆/千兆以太網基礎上進一步加入USB3.0以外，還會加入如PCIe、MIPI、HDMI等信號的一致性分析功能。示波器內置的一致性測試不僅能夠導出測試報告，還能極大程度節省工程師測量的時間。

高速示波器的具體應用場景

高速數字電路測試
1.1 PCIe、USB和SATA接口
現代計算機系統廣泛使用PCIe、USB 3.0/3.1和SATA等高速接口，這些接口的數據傳輸速率非常高，需要高帶寬的示波器來捕捉信號的細節。
眼圖分析：通過眼圖分析評估信號質量和抖動。
協議解碼：對傳輸的數據進行解碼和分析，檢查數據完整性和正確性。
1.2 DDR內存
DDR4和即將推出的DDR5內存的時鐘頻率也非常高，高帶寬示波器能夠準確地捕捉內存訪問時的信號特征。
時序驗證：確保讀寫操作的時序符合規范。
噪聲分析：檢查信號中的噪聲和串擾，優化PCB設計。

通信領域
2.1 光纖通信
在光纖通信中，傳輸速率可以達到數十Gbps，13GHz帶寬的示波器能有效捕捉和分析這些超高速信號。
誤碼率測試：通過分析接收信號，檢查誤碼率（BER），確保通信鏈路的可靠性。
調制格式分析：對于更先進的調制方案，如QAM，示波器可以提供調制域分析。
2.2 5G無線通信
5G技術的高頻段（毫米波）需要高帶寬示波器來進行信號測量和分析。
EVM（誤差向量幅度）測量：評估發射機的調制質量。
時域和頻域分析：同時觀察信號的時域和頻域特性。

微波和射頻（RF）應用
3.1 雷達系統
雷達系統常常工作在微波和毫米波頻段，13GHz帶寬的示波器能夠捕捉這些高頻信號。
脈沖分析：檢測和分析雷達脈沖信號的特性，如脈寬、上升時間和下降時間。
頻譜分析：監測和分析雷達信號的頻譜，以確定其頻譜純度和帶寬。
3.2 無線電設備
包括航空電子設備、衛星通信系統等，需要對相控陣天線和射頻前端進行測試。
相位噪聲測量：評估振蕩器的相位噪聲性能。
互調失真：檢查多信號混合下的互調失真，優化射頻前端設計。

半導體測試
4.1 晶圓級測試
在半導體制造過程中，需要對晶圓上的高速接口和邏輯電路進行測試。
TDR（時域反射計）測量：用于檢查封裝和連接器的阻抗匹配問題。
Jitter分析：評估晶振和時鐘電路的抖動，確保高頻信號的穩定性。
4.2 封裝級測試
封裝后的芯片需要進行功能和性能測試，高帶寬示波器能夠捕捉封裝內部的高頻信號。
信號完整性分析：確保封裝內外的信號沒有失真。
功耗分析：測量高速接口在不同工作狀態下的功耗。

科研和教育

5.1 高能物理實驗

在高能物理研究中，粒子的運動和碰撞產生的信號頻率非常高，需要高帶寬的示波器進行測量。

瞬態事件捕捉：記錄和分析短暫的高頻現象，如粒子碰撞產生的信號。

同步測量：與其他測量設備同步，進行多通道數據采集。

5.2 教學實驗

高帶寬示波器也可以用于大學和科研機構的教學實驗，幫助學生了解和掌握高頻電子和通信理論。

實驗課程：開展高速信號處理和微波技術的實驗課程。

研究項目：支持學生和研究人員進行創新性的高頻電路和系統研究。