示波器相關(guān)技術(shù)專和分析概述

亢甲杰 馬帥

摘要：示波器是一種用途十分廣泛的電子測量儀器，它作為測試測量領(lǐng)域廣泛使用的儀器，_直都是工程師的必備設(shè)備。隨著對測量信號精度和準(zhǔn)確性的要求日益嚴(yán)格，對示波器的要求也越來越高。本文分析了示波器領(lǐng)域的專利文獻(xiàn)，對申請量隨時間的變化、申請人分布和示波器技術(shù)分布進(jìn)行了分析;對現(xiàn)有技術(shù)中示波器的技術(shù)手段、取得的技術(shù)效果進(jìn)行了功效分析;對示波器技術(shù)領(lǐng)域以后的發(fā)展方向作了大膽預(yù)測。

關(guān)鍵詞：示波器 專利

示波器作為電子測量的基本儀器之一仍然在測試測量領(lǐng)域中扮演著重要的角色。國內(nèi)對有關(guān)示波器的研發(fā)直到二十世紀(jì)末期二十一世紀(jì)初期才起步，不過近二十年來相關(guān)技術(shù)發(fā)展迅速，專利申請量也呈井噴式增長。本文旨在通過梳理示波器領(lǐng)域的全球?qū)＠暾垼ㄟ^專利數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，認(rèn)識了解示波器領(lǐng)域的申請狀況、研究熱點(diǎn)、技術(shù)演進(jìn)，也為國內(nèi)示波器領(lǐng)域技術(shù)研究的走向給出些許建議。

1 專利分析

通過檢索篩選共得到從1960年1月1日至2016年6月30日的共3535項(xiàng)國內(nèi)外專利申請。結(jié)果表明，國外從1960年起步，到1978年以前專利申請?zhí)幱诿妊科冢?978年開始到1991年，伴隨技術(shù)發(fā)展示波器相關(guān)專利申請量迅速增長，1991年之后到1998年期間，專利申請量減少保持穩(wěn)定，示波器相關(guān)技術(shù)進(jìn)入發(fā)展瓶頸期，1998年到2003年，專利申請量再次迎來迅速增長，某項(xiàng)重要技術(shù)問題得以解決，示波器相關(guān)技術(shù)發(fā)展打開了新的領(lǐng)域，自2004年到2009年，申請量再次保持穩(wěn)定，相關(guān)技術(shù)進(jìn)入緩慢發(fā)展期;2009年以后由于中國市場的迅速拓展以及中國在示波器領(lǐng)域研究的迅速發(fā)展，申請量再次出現(xiàn)快速增長。

從申請地域分布看，該領(lǐng)域的全球?qū)＠暾埖牡赜蚍植枷鄬校壳叭毡緸樵擃I(lǐng)域最大的申請來源國;此外，中、美、德、英和法的申請量也較大，是示波器研究的活躍地區(qū)。結(jié)合時間分布來看，示波器領(lǐng)域技術(shù)的研究經(jīng)歷了早期美國、德國、英國等國家占據(jù)主導(dǎo)地位，到80年代日本技術(shù)的快速發(fā)展，專利申請迅速增長并躍居全球第一，二十一世紀(jì)以后，隨著國內(nèi)技術(shù)發(fā)展，衍生大量自主知識產(chǎn)權(quán)，2008年以后國內(nèi)專利申請逐漸成為主體，目前示波器領(lǐng)域的國內(nèi)申請已經(jīng)占據(jù)全球范圍的絕大部分，中國巨大的市場潛力得到發(fā)掘。

就該領(lǐng)域?qū)＠暾埖闹黧w看，國內(nèi)申請呈現(xiàn)主體多元化的態(tài)勢，主要來源為企業(yè)、個人和高校，其中企業(yè)和高校占比分別為63%和20%。國外專利申請人以企業(yè)最多，這是由于示波器是一種高精度復(fù)雜且普遍使用的測量設(shè)備，設(shè)備和人力投入對資金的需求量較大，加之利益驅(qū)動，主要申請人均為大型企業(yè)，如美國Tektronix（泰克）公司、日本橫河株式會社（ Yokogawa）、日本安騰電氣（Ando）和美國LeCroy（力科）公司。國內(nèi)企業(yè)申請人以普源精電（RIGOL）公司為代表，該公司示波器研發(fā)生產(chǎn)已經(jīng)達(dá)到世界先進(jìn)水平，其余申請人分布較為分散，占領(lǐng)先地位的還有是深圳市鼎陽科技有限公司、江蘇綠揚(yáng)電子儀器集團(tuán)有限公司。

針對檢索到的專利文獻(xiàn)的被引頻次進(jìn)行排序，篩選出美國泰克公司和中國普源精電公司在該領(lǐng)域的高被引頻次專利。美國泰克公司被引頻次較高的專利均集中在日本、美國、德國、歐專局、韓國等地域，同時都具有大量同族專利，申請質(zhì)量較高，專利技術(shù)研發(fā)的連續(xù)性較好在改進(jìn)發(fā)展的同時也很好地進(jìn)行了加新維護(hù)，另一方面，借助對領(lǐng)域核心技術(shù)的掌控，不斷向技術(shù)開發(fā)市場潛力較大的其他國家進(jìn)行專利保護(hù)申請，從而占據(jù)其他國家的技術(shù)市場，也是大公司專利戰(zhàn)略的重要特征之一。而國內(nèi)的普源精電公司，雖然在近些年來異軍突起，專利申請量急速增加，但其市場僅局限在國內(nèi)，并未形成系統(tǒng)的專利布局，專利申請質(zhì)量與國外大型企業(yè)差距還較大，該公司應(yīng)該加強(qiáng)對知識產(chǎn)權(quán)的應(yīng)用，以保護(hù)好自己的核心技術(shù)并產(chǎn)業(yè)化體現(xiàn)研發(fā)技術(shù)價值。

2 示波器技術(shù)手段與技術(shù)功效分布

隨著現(xiàn)代科學(xué)研究領(lǐng)域?qū)κ静ㄆ鞯男阅芤笤絹碓礁撸静ㄆ餍阅苄枰粩嗵嵘?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)從某種程度上反映了當(dāng)今示波器的發(fā)展水平。一臺示波器的性能指標(biāo)有很多，例如：

1.帶寬與采樣速率帶寬和采樣速率是示波器的兩個重要指標(biāo)，帶寬決定示波器對信號測量的基本能力，采樣速率決定著示波器捕獲波形的精確度。目前，采樣速率的大小主要受前端ADC性能的影響，為了提高采樣速率通常采用的方法有：是提高單片ADC采樣速率;2.存儲深度：數(shù)字示波器的存儲深度也被稱為存儲容量或記錄長度，決定數(shù)字示波器所捕捉信號的持續(xù)期或時間分辨率，用每通道存儲的點(diǎn)數(shù)來衡量;3.觸發(fā)功能：數(shù)字示波器的觸發(fā)點(diǎn)通常是開啟存儲門的一個參考點(diǎn)，許多示波器采用邊沿觸發(fā)的功能，目前示波器的觸發(fā)功能已經(jīng)做得很豐富，除了基本的觸發(fā)功能外，都帶有針對特定應(yīng)用的觸發(fā)功能，如針對串行設(shè)計(jì)人員的SPI，CAN、USB，12C，F(xiàn)lexray和LIN等;4.探頭：探頭是連接被測電路與示波器之間的橋梁，當(dāng)示波器連接到被測電路時，示波器和探頭便成了整個電路的一部分，所以探頭對整個測量的結(jié)果是會產(chǎn)生影響的。在測量中要盡量避免探頭負(fù)載效應(yīng)帶來的測量誤差，所以選擇合適的探頭，對測量者來說也十分重要。示波器的探頭可以分為有源探頭和無源探頭。

示波器領(lǐng)域的主要技術(shù)分支：顯示系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、輸入及采樣系統(tǒng)、探頭、存儲系統(tǒng);而技術(shù)效果可總結(jié)為以下幾方面：提高準(zhǔn)確性、降低成本與提高便攜性、提高適用性、簡化操作。

從該領(lǐng)域全球申請量的排名上看，在該領(lǐng)域，國內(nèi)外主要申請人美國泰克科技和中國普源精電這兩家公司對于示波器的研究方向有明顯的差異，美國泰克公司更加關(guān)注對于示波器輸出顯示以及示波器控制方面的研究，目的在于提高示波器測試結(jié)果準(zhǔn)確性和適用操作的便利性。而普源精電公司的申請則主要集中于對示波器信號輸入以及采樣系統(tǒng)的改進(jìn)，涉及輸入電路結(jié)構(gòu)、觸發(fā)電路以及觸發(fā)方法、等效采樣提高采樣效率等多方面，使示波器具有更高的采樣頻率和大帶寬，提升示波器普遍適用性，也提高了示波器采集信號的功能，能夠同時達(dá)到提高測試結(jié)果準(zhǔn)確性和提升示波器適用性的效果。

3 結(jié)論

本文對示波器的專利技術(shù)進(jìn)行分析和整理，重點(diǎn)關(guān)注了該領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展趨勢以及主要申請人的研發(fā)側(cè)重等信息，了解了示波器領(lǐng)域的發(fā)展概況和明晰該領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展趨勢，可以預(yù)見，隨著未來測試測量相關(guān)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，以及相關(guān)性能需求的不斷提升，對示波器的功能性與制造成本也會有更高的要求，示波器領(lǐng)域仍具有繼續(xù)優(yōu)化發(fā)展的巨大潛力。

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