什麼是通訊儀器？

現今以高科技掛帥的世界潮流中，高速通訊/網路的技術包括了電子、通訊和光電，在過去的一年可以發現愈來愈多的廠商投入這方面的研發/製造，例如光元件、通訊IC甚或更高速的電子材料製程等。而這些在未來數年內相信有更多人將會投入。因為進入通訊領域的廠商越來越多，在激烈的市場競爭環境下，相關工程人員也因產品上市時間的壓力而需快速且精確地完成檢測工作。在這種情況下，工程師們非常需要能滿足產品要求的量測和故障排除工具。

一般通訊量測儀器大致可分為四大類；在光電測量測儀器方面包括：光頻譜分析儀、可變波長光源、光功率計、光時域分析儀、EDFA/DWDM測試設備。無線通訊量測方面則有網路分析儀、頻譜分析儀、計頻器、功率計。有線數位通信方面包括：SDH/SONET/ATM分析儀、誤碼率測試儀。行動通訊則有基地台測試器以及第二代/第三代行動通信量測綜合測試儀，測試種類如GSM、PHS、DECT、PDC、CDMA(IS-95)、W-CDMA等行動通訊系統以及藍芽(Bluetooth)等無線傳輸測試儀。

通訊雜誌將由本期開始，連續六期分析相關的量測主題，包括通訊測試概論、光電量測儀器、有線數位傳輸量測儀器、無線通訊量測之基礎儀器及高頻主動及被動元件/裝置的量測儀器等，期能對廣大的讀者群及台灣的通訊產業提供市場現況與最新發展趨勢。


光電量測儀器
不管是有線或是無線，最後都需透過光纖網路來傳遞大量的資料，也唯有光纖網路能提供速度與品質的要求，所以在歐美與日本等國也均有快速的成長。對此，高效能、高穩定性的光電測量測儀器，如雷射光源、光頻譜分析儀等，也陸續被成功研發出來。而光時域分析儀(OTDR)更可以在光網路惡化之前提供預防性維護建設，在整個光纖網路之維護上更是不可或缺。

在高容量光纖網路發展上，由於密集分波長多工(DWDM)得技術精進及每秒位元傳輸率日益升高，使得單一光纖所能承載的資訊量及效率大增，針對以上的技術需求而有光放大器測試系統，它除了可量測DWDM系統的每一波長及功率外，尤其對DWDM的關鍵元件EDFA(光纖放大器)的NF(雜訊指數)及增益特性提供精確的量測方式。


有線數位傳輸量測儀器
數位傳輸通訊設備中同步光纖網路/同步數位網路(Synchronous Optical Network/Synchronous Digital Hierarchy；SONET/SDH)因可充份應用頻寬，擁有更有效的傳輸速度和界面的包容性，將逐漸取代傳統的準同步數位網路(Plesiochronous Digital Hierarchy；PDH)，SDH為歐洲規格，乃是美規SONET的衍生產品，目前全球大都採用SDH系統，我國也從過去依循美規標準改採歐規的SDH系統。SONET/SDH包括終端多工機(Terminal Multiplexer；TM)、塞取多工機(Add Drop Multiplexer；ADM)、同步光纖數位交接系統(Digital Cross-Connect System；DCS)和數位用戶迴路系統(Digital Loop Carrier；DLC)。

另外，ATM基本上是一種封包交換技術(Cell-switched Technology)，而乙太網路則是屬於訊框交換的技術。與Gigabit乙太網路相較，ATM的優點之一是其傳輸距離較長，比較適合需要連接距離較遠的數棟建築而形成之廣域網路，對於如學校或是具有較大廠區的公司而言較方便。

在數位傳輸量測領域，除了已有的PDH/SDH/SONET量測儀、ATM量測儀、多工測試儀、及誤碼率測試儀等之外，Wander/Jitter的產生及量測也是現今系統測試必備的項目。


無線通訊量測之基礎儀器
無線通訊量測之基礎儀器包括：頻譜分析儀、計頻器、功率計。一般來說，無線通訊頻率涵蓋範圍可從500KHz到300GHz。在如此寬廣的頻譜中，不同的應用佔用不同的頻率範圍(頻道)，而基本的量測項目不外乎頻率及功率兩項；因為頻率值的準確度不足，會與其它頻道的使用者互相干擾，而功率不足會造成斷訊，功率太強亦會造成干擾。

若依功能來區分，我們可得一等式：頻譜分析儀=計頻器+功率計

因計頻器只能量測訊號的頻率，而功率計只能量測訊號的功率；若要兩者同時得到，則非頻譜分析儀不可。但所謂：術業有專攻，頻譜分析儀的準確度就不如前兩者。


高頻量測儀器
高頻主動及被動元件/裝置的量測儀器：網路分析儀。凡是學過基本電路理論的工程人員都知道，所有的電壓/電流定律只適用於低頻電路，因其元件的尺寸相對於信號的波長而言是可忽略的(通常小於波長的十分之一)。亦稱為節點(Lump)電路。

但在高頻電路中，由於波長較短，元件的尺寸就無法再視為一個節點，某一瞬間元件上所分佈的電壓/電流就不一致了。因此基本的電路理論已不適用，而必須採用電磁學中的反射及傳輸模式耒分析電路。網路分析儀所量的「S」參數是高頻電路/元件必測的參數，其實就是反射及傳輸係數的組合。注意，這裡的網路是指電路而非當紅的網際網路。

一般的網路分析儀主要是針對雙埠的元件/裝置的量測,近年來亦有廠家如安立如公司推出三埠的網路分析儀，因此像耦合器、分歧器、多工器、甚至混波器等均能量測。除此之外，它還可量測主動元件的增益壓縮點、雜訊指數、諧波及互調變失真。


行動通訊量測儀器
一般來說目前行動通訊標準的演進，可分為第一代、第二代、及第三代(1G、2G、3G)，第二代與第一代最大的不同是在於數位(Digital)與類比(Analog)；而第二代與第三代的差別則是在於語音服務與多媒體服務。

在3G行動電話正式上路前，已有一些宣稱為「第二點五代(2.5G)的技術率先登場，例如GPRS，它的傳輸速度為115Kbps，已比目前的第二代行動電話快上許多，但距離第三代行動電話仍有一大段距離，算是一種由窄頻系統過渡到寬頻的中間技術。

另外，藍芽(Bluetooth)無線技術，是提供手持式的行動裝置、電話、電腦及其他運算產品之間做無線傳輸，藉著一個小小的2.4GHz射頻內嵌式系統單晶片做控制，可於不同設備間做短距離的訊號傳遞。

雖然每一種的系統有不同的調變方式、不同的頻寬，不同的設備，但是量測的項目不外乎，射頻、基頻、通訊協定(Protocol)等。在產品設計/開發階段，通常所需的儀器種類非常繁雜。而最後的成品測試，卻反而比較單純，主要是一台綜合測試儀再加上輔助的儀器/設備即可。

因為量測儀器是一種很複雜的產品，有時甚至銷售人員本身也無法完全清楚產品之所有功能。而且售後服務包括維修及定期校正也是很重要的，這方面原廠/分公司就比代理商能提供直接而完善的服務。此外，客戶本身必須很清楚自己的現在需求及未來需求，過去看過很多客戶買了一堆配備卻從來沒有使用過。所以如何選購的確是一門大學問，太好或太差的設備都是一種浪費，所以客戶本身除了加強專業知識並多了解儀器市場的資訊。因此要買到適合的量測儀器必須注意不要先期預設立場、多方比較、勿迷信品牌、而應以需求及效能為主。(本文作者目前任職於安立知公司)

現今以高科技掛帥的世界潮流中，高速通訊/網路的技術包括了電子、通訊和光電，在過去的一年可以發現愈來愈多的廠商投入這方面的研發/製造，例如光元件、通訊IC甚或更高速的電子材料製程等。而這些在未來數年內相信有更多人將會投入。因為進入通訊領域的廠商越來越多，在激烈的市場競爭環境下，相關工程人員也因產品上市時間的壓力而需快速且精確地完成檢測工作。在這種情況下，工程師們非常需要能滿足產品要求的量測和故障排除工具。

一般通訊量測儀器大致可分為四大類；在光電測量測儀器方面包括：光頻譜分析儀、可變波長光源、光功率計、光時域分析儀、EDFA/DWDM測試設備。無線通訊量測方面則有網路分析儀、頻譜分析儀、計頻器、功率計。有線數位通信方面包括：SDH/SONET/ATM分析儀、誤碼率測試儀。行動通訊則有基地台測試器以及第二代/第三代行動通信量測綜合測試儀，測試種類如GSM、PHS、DECT、PDC、CDMA(IS-95)、W-CDMA等行動通訊系統以及藍芽(Bluetooth)等無線傳輸測試儀。

通訊雜誌將由本期開始，連續六期分析相關的量測主題，包括通訊測試概論、光電量測儀器、有線數位傳輸量測儀器、無線通訊量測之基礎儀器及高頻主動及被動元件/裝置的量測儀器等，期能對廣大的讀者群及台灣的通訊產業提供市場現況與最新發展趨勢。


光電量測儀器
不管是有線或是無線，最後都需透過光纖網路來傳遞大量的資料，也唯有光纖網路能提供速度與品質的要求，所以在歐美與日本等國也均有快速的成長。對此，高效能、高穩定性的光電測量測儀器，如雷射光源、光頻譜分析儀等，也陸續被成功研發出來。而光時域分析儀(OTDR)更可以在光網路惡化之前提供預防性維護建設，在整個光纖網路之維護上更是不可或缺。

在高容量光纖網路發展上，由於密集分波長多工(DWDM)得技術精進及每秒位元傳輸率日益升高，使得單一光纖所能承載的資訊量及效率大增，針對以上的技術需求而有光放大器測試系統，它除了可量測DWDM系統的每一波長及功率外，尤其對DWDM的關鍵元件EDFA(光纖放大器)的NF(雜訊指數)及增益特性提供精確的量測方式。


有線數位傳輸量測儀器
數位傳輸通訊設備中同步光纖網路/同步數位網路(Synchronous Optical Network/Synchronous Digital Hierarchy；SONET/SDH)因可充份應用頻寬，擁有更有效的傳輸速度和界面的包容性，將逐漸取代傳統的準同步數位網路(Plesiochronous Digital Hierarchy；PDH)，SDH為歐洲規格，乃是美規SONET的衍生產品，目前全球大都採用SDH系統，我國也從過去依循美規標準改採歐規的SDH系統。SONET/SDH包括終端多工機(Terminal Multiplexer；TM)、塞取多工機(Add Drop Multiplexer；ADM)、同步光纖數位交接系統(Digital Cross-Connect System；DCS)和數位用戶迴路系統(Digital Loop Carrier；DLC)。

另外，ATM基本上是一種封包交換技術(Cell-switched Technology)，而乙太網路則是屬於訊框交換的技術。與Gigabit乙太網路相較，ATM的優點之一是其傳輸距離較長，比較適合需要連接距離較遠的數棟建築而形成之廣域網路，對於如學校或是具有較大廠區的公司而言較方便。

在數位傳輸量測領域，除了已有的PDH/SDH/SONET量測儀、ATM量測儀、多工測試儀、及誤碼率測試儀等之外，Wander/Jitter的產生及量測也是現今系統測試必備的項目。


無線通訊量測之基礎儀器
無線通訊量測之基礎儀器包括：頻譜分析儀、計頻器、功率計。一般來說，無線通訊頻率涵蓋範圍可從500KHz到300GHz。在如此寬廣的頻譜中，不同的應用佔用不同的頻率範圍(頻道)，而基本的量測項目不外乎頻率及功率兩項；因為頻率值的準確度不足，會與其它頻道的使用者互相干擾，而功率不足會造成斷訊，功率太強亦會造成干擾。

若依功能來區分，我們可得一等式：頻譜分析儀=計頻器+功率計

因計頻器只能量測訊號的頻率，而功率計只能量測訊號的功率；若要兩者同時得到，則非頻譜分析儀不可。但所謂：術業有專攻，頻譜分析儀的準確度就不如前兩者。


高頻量測儀器
高頻主動及被動元件/裝置的量測儀器：網路分析儀。凡是學過基本電路理論的工程人員都知道，所有的電壓/電流定律只適用於低頻電路，因其元件的尺寸相對於信號的波長而言是可忽略的(通常小於波長的十分之一)。亦稱為節點(Lump)電路。

但在高頻電路中，由於波長較短，元件的尺寸就無法再視為一個節點，某一瞬間元件上所分佈的電壓/電流就不一致了。因此基本的電路理論已不適用，而必須採用電磁學中的反射及傳輸模式耒分析電路。網路分析儀所量的「S」參數是高頻電路/元件必測的參數，其實就是反射及傳輸係數的組合。注意，這裡的網路是指電路而非當紅的網際網路。

一般的網路分析儀主要是針對雙埠的元件/裝置的量測,近年來亦有廠家如安立如公司推出三埠的網路分析儀，因此像耦合器、分歧器、多工器、甚至混波器等均能量測。除此之外，它還可量測主動元件的增益壓縮點、雜訊指數、諧波及互調變失真。


行動通訊量測儀器
一般來說目前行動通訊標準的演進，可分為第一代、第二代、及第三代(1G、2G、3G)，第二代與第一代最大的不同是在於數位(Digital)與類比(Analog)；而第二代與第三代的差別則是在於語音服務與多媒體服務。

在3G行動電話正式上路前，已有一些宣稱為「第二點五代(2.5G)的技術率先登場，例如GPRS，它的傳輸速度為115Kbps，已比目前的第二代行動電話快上許多，但距離第三代行動電話仍有一大段距離，算是一種由窄頻系統過渡到寬頻的中間技術。

另外，藍芽(Bluetooth)無線技術，是提供手持式的行動裝置、電話、電腦及其他運算產品之間做無線傳輸，藉著一個小小的2.4GHz射頻內嵌式系統單晶片做控制，可於不同設備間做短距離的訊號傳遞。

雖然每一種的系統有不同的調變方式、不同的頻寬，不同的設備，但是量測的項目不外乎，射頻、基頻、通訊協定(Protocol)等。在產品設計/開發階段，通常所需的儀器種類非常繁雜。而最後的成品測試，卻反而比較單純，主要是一台綜合測試儀再加上輔助的儀器/設備即可。

因為量測儀器是一種很複雜的產品，有時甚至銷售人員本身也無法完全清楚產品之所有功能。而且售後服務包括維修及定期校正也是很重要的，這方面原廠/分公司就比代理商能提供直接而完善的服務。此外，客戶本身必須很清楚自己的現在需求及未來需求，過去看過很多客戶買了一堆配備卻從來沒有使用過。所以如何選購的確是一門大學問，太好或太差的設備都是一種浪費，所以客戶本身除了加強專業知識並多了解儀器市場的資訊。因此要買到適合的量測儀器必須注意不要先期預設立場、多方比較、勿迷信品牌、而應以需求及效能為主。