安捷伦再刷业界新标杆 硬件实现模拟带宽32GHz示波器问世

安捷伦科技近日宣布推出一款高性能示波器——Infiniium90000X系列示波器，它是目前全球第一款完全用硬件实现了模拟带宽达32GHz，这再一次刷新了示波器业界的纪录。这一示波器借鉴了安捷伦PNA-X系列网路分析仪和PXA信号分析仪及误码率分析仪先进的内部硬件设计技术，并在此基础上实现了技术突破，从而得以成就这台性能指标领先的高端示波器。Infiniium90000X的推出不仅丰富了安捷伦整个示波器家族产品，也再一次将量测技术又向更先进技术推进了一步。

目前业界用硬件实现的示波器带宽最高只能达到16GHz，超过16GHz要么用DSP，要么用频域内插方法来实现，而此次Infiniium90000X实现了硬件模拟带宽32GHz，安捷伦整整把它提高了一倍。

技术突破成就高带宽示波器

之所以能够实现硬件模拟带宽提高一倍，安捷伦科技电子测量事业部副总裁兼总经理Siegfried Gross先生介绍，首先基于磷化铟半导体材料和工艺，安捷伦开发了6个新的模拟芯片，但这只是第一小步；仅有了芯片还不够，第二步还需要特定的封装技术，把多个芯片封装到示波器前端电路模块中，同时还要解决散热问题。90000X系列示波器设计中采用了很多创新理念，安捷伦将5个磷化铟芯片封装到一个电路模块里，采用独有的快膜封装实现三维电路设计（以前都是二维电路设计），前端信号进入前端模块后，首先经过一个同轴传输线，再进入前置放大器磷化铟芯片，后面是触发芯片和采样芯片，然后盖上一个金属盖变成一个屏蔽腔体，这些则都是全新的设计。

图1 90000X磷化铟多芯片模块

第三步面临的挑战是解决散热问题，磷化铟是高功率材料，需要有很好的散热材料来解决散热，安捷伦找到了氮化铝，用这种材料作衬底，散热系数高、热膨胀系数和硅接近，并历史性地解决了如何把有一定厚度的氮化铝衬底做到电路模块中，整个电路模块最后用一块金属盖封上，进一步降低了噪声。

Siegfried Gross先生还为记者解答了磷化铟这种半导体材料所起的作用。在开发新产品中，因为示波器芯片技术是非常重要的，安捷伦首先评估了业界同行使用的芯片技术和工艺，发现完全不能够满足安捷伦对高带宽和信号完整性的严格要求，因为安捷伦对测量精度以及仪器本身要求非常高，现有的商用芯片技术不能满足这种要求，而磷化铟技术和工艺已经成熟地使用在安捷伦的射频微波仪器很多年了，比如已用在网路分析仪、信号分析仪和误码率分析仪产品中，也正是为了提升实时示波器的带宽，安捷伦决定把该技术稍加定制并移植到高带宽示波器上。但是Siegfried Gross先生更强调，磷化铟对于安捷伦来讲不是新技术，从技术层面上讲，具有突破意义的在于快膜封装技术实现的三维电路设计。

安捷伦科技数字测试业务部亚太区市场经理杜吉伟先生进一步补充，采用磷化铟技术实现的示波器带来的好处，用一句话来概括，即用硬件实现高带宽的同时，保证了最大可能的测量精度。具体来讲，体现在三个方面。第一，硬件带宽达到16GHz~32GHz后，即使被测信号上升沿再快也可以被准确地测量出来；第二，本底噪声非常低，量测出来的信号更能反映真实的情况，测量差分信号的Cross Point交叉点更准确；第三，抖动底非常小。

更多创新体现

90000X系列示波器在探头带宽、存储深度、本底噪声、本底抖动、触发带宽等方面也刷新了行业记录。一起推出的最新测试探头可提供30GHz的点测探头附件；达2Gpts的存储深度，这一指标在业界也处于遥遥领先；在50mV/格、32GHz带宽时小于2mV的本底噪声，大约180fs的固有抖动；以及超过20GHz的触发带宽，保证能稳定触发微波信号和极窄的脉冲。

图2   90000X系列示波器

安捷伦科技高端示波器产品线业务部经理Dave Rishavy先生详细解释了新探头系统的技术创新：第一，示波器探头放大器电路中采用磷化铟半导体工艺和快膜封装三维电路设计，使探头带宽可达30GHz；第二，提供包括ZIF附件在内的各种探测方式，即使芯片管脚间距特别细也可进行连接。此外，探头带宽可以升级，从16GHz可以升级到20GHz、25GHz、30GHz。

Siegfried Gross先生进一步指出，推出Infiniium90000X系列示波器是基于用户的应用和需求，主要针对当前高速串行接口和射频微波信号的测试方面的应用。因为高速串行总线设计面临着三方面的挑战：一，信号由低速变高速后，本身的抖动余量和噪声余量越来越小；二，芯片封装越来越小，所能容忍的探头负载效应要求也越来越严格；三，信号越来越复杂，测试的时候需要考虑到去除电缆的影响。