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Ein Interview zu den Trends bei der Entwicklung von Oszilloskopen mit Josef Wolf, Leiter Fachgebiet Oszilloskope, Rohde & Schwarz

Messtechnik

Josef Wolf, Leiter Fachgebiet Oszilloskope, Rohde & Schwarz
Josef Wolf, Leiter Fachgebiet Oszilloskope, Rohde & Schwarz
Power-Integrity-Messung mit dem R&S RTP
Power-Integrity-Messung mit dem R&S RTP
Was Kunden fordern
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IEN D-A-CH: Wo liegen generell die besonderen Herausforderungen bei der Entwicklung von Oszilloskopen?
Wolf: Da gibt es eine ganze Reihe von Faktoren, die zu berücksichtigen sind: Die Anwendungen für Oszilloskope werden immer komplexer, und auch die Anforderungen an Funktionsvielfalt, Messgenauigkeit und Signalintegrität steigen, weil die Komplexität der zu prüfenden Elektronik zunimmt. Gleichzeitig soll die Vielfalt an Messmöglichkeiten einfach und intuitiv benutzbar sein, um die jeweilige Aufgabe ohne Handbuch oder Einarbeitung erledigen zu können.

Die Anwender wollen auch eine kompakte Bauform, die wenig Standfläche am Arbeitsplatz benötigt und ein leises Gerät, dessen Eigengeräusch möglichst nicht wahrnehmbar ist. Und schließlich sollten die Geräte mit den Anforderungen wachsen können und sich einfach mit zusätzlichen Funktionen und Eigenschaften ausstatten lassen.

IEN D-A-CH: Wird demnächst die Software in erster Linie die Funktionalität von Oszilloskopen bestimmen?
Wolf: Das ist schon heute der Fall, und dieser Trend wird sich weiter fortsetzen. Basis ist natürlich eine Hardware mit für die Messaufgabe adäquater Performance, wie Bandbreite, Eigenrauschen, Dynamik oder Messgeschwindigkeit, um nur ein paar zu nennen. Darauf aufbauend werden schon heute und mehr noch in der Zukunft in Software realisierte Messfunktionen entsprechend der jeweiligen Aufgabe des Kunden hinzugefügt oder freigeschaltet.

Mit Software meine ich nicht nur Bedienfunktionen oder automatisierte Abläufe, sondern auch Messalgorithmen, die zum Beispiel in programmierbarer Logik realisiert sind. Mit zunehmender Komplexität der Technik steigt die Anzahl der möglichen Fehler und Hand in Hand der Umfang der Messungen, die ein Oszilloskop für die Verifikation und die Fehlersuche unterstützen muss.

IEN D-A-CH: Wie unterstützen die Hersteller Nutzer bei solchen komplexen Messungen?
Wolf: Vor allem auch mit Benutzerfreundlichkeit. Das ist für uns ein ganz zentrales Thema. Messen ist ja kein wertschöpfender Prozess, zur Sicherstellung der Funktion und der Qualität aber absolut notwendig. Es ist deshalb auch Aufgabe der Messgerätehersteller, die anspruchsvolle Arbeit der Anwender zu erleichtern.

Dazu gehören intuitive Bedienung mit Touchscreens, logischen Farbcodes und einfachen Bedienelementen, integrierte Anleitungen sowie eine übersichtliche Darstellung der komplexen Messergebnisse auf den Displays. Denn der Kunde steht unter dem Druck, sein Produkt in kürzester Zeit zur Marktreife zu bringen, in der Produktion zu testen oder Fehler zu finden. Die Messgeräte-Industrie arbeitet daher intensiv daran, auch komplexe Aufgaben für den Kunden zu vereinfachen: Das Gerät soll möglichst viele Messungen automatisch und nach den Standardvorgaben vornehmen oder ganze Messreihen ausführen. Dabei ist die höchstmögliche Geschwindigkeit gefordert. All das ist machbar und wird sich auch kontinuierlich in diese Richtung weiterentwickeln.

IEN D-A-CH: Rohde & Schwarz ist erst 2010 in den Oszilloskop-Markt eingestiegen. Welche Ziele hatten Sie und wie geht es weiter, welche Strategie verfolgen Sie?
Wolf: Unser Ziel war von Anfang an, ein Oszilloskop-Vollsortimenter zu werden – mit preisgünstigen Einstiegsmodellen bis zu Geräten für Anwendungen mit höchsten Anforderungen und damit mit den etablierten Herstellern auf Augenhöhe zu konkurrieren. In dieser Hinsicht sind wir schon ziemlich weit gekommen.

Das zweite Ziel ist Technologieführerschaft: Wir wollen die besten Oszilloskope im Markt bauen, mit hoher Leistungsfähigkeit und großem Funktionsumfang in allen Leistungsklassen und uns damit differenzieren. Wir haben bereits mit unseren ersten Geräten 2010 bewiesen, dass wir das können. Ein weiteres sehr wichtiges Ziel ist es, unseren Kunden ihre Arbeit so einfach wie möglich zu machen. Eine effiziente, intuitive Bedienung stand und steht für uns immer im Vordergrund.

IEN D-A-CH: Welche Leistungsklassen deckt Rohde & Schwarz jetzt ab?
Wolf: Wir bieten jetzt acht Gerätefamilien in verschiedenen Leistungsklassen mit Bandbreiten von 50 MHz bis zu 8 GHz: Von der Handheldklasse repräsentiert durch den R&S Scope Rider RTH über zahlreiche Tischgeräte beginnend mit den „Einsteigermodellen“ der R&S RTC1000-und R&S RTB2000-Serie, der „Mittelklasse“-Gerätefamilie um die R&S RTM3000- und R&S RTA4000-Serien bis hin zur „Lab- und High-Performance-Klasse“ mit den Geräten der Serien R&S RTE1000, R&S RTO2000 und unserem im Juni 2018 veröffentlichten neuen Flaggschiff, dem R&S RTP.

Damit haben wir in der 1000er, 2000er, 3000er und 4000er Klasse aktuell die modernsten Geräte auf dem Markt. Die R&S RTO2000-Familie eignet sich übrigens besonders für Multi-Domain-Anwendungen, Power- und Signal-Integrity-Messungen und Compliance-Tests.

IEN D-A-CH: Was zeichnet die neuen R&S RTP-Oszilloskope aus?
Wolf: Insbesondere die neue Echtzeitentzerrung für Messungen mit hoher Signaltreue, die Funktionsvielfalt in dieser Klasse und die sehr kompakte Bauweise. Das R&S RTP kompensiert Transmissionsverluste und Fehlanpassungen zwischen Signalquelle und Oszilloskop in Echtzeit. Diese Korrektur läuft Hardware-unterstützt und arbeitet daher im Vergleich zu bisherigen Implementierungen extrem schnell.

Die Hard- und Software zur Messauswertung und selbst der Trigger sehen das bereits entzerrte Signal. Damit triggert der R&S RTP bis zur vollen Bandbreite präzise auf das unverfälschte Signal an der Quelle. Bisher wurde das De-Embedding in der Nachverarbeitung aus den gespeicherten Mess-Samples realisiert, was aufgrund der Menge der Messdaten ziemlich viel Zeit beansprucht und damit möglichst vermieden wurde – auf Kosten der Messgenauigkeit. Mit einer Million Messkurven pro Sekunde misst das Gerät im Standard-Erfassungsmodus mehr als tausendmal schneller als vergleichbare Oszilloskope. So kann der Anwender schneller sporadische Fehler aufspüren. Und mit der speziellen Hardwarebeschleunigung laufen beispielsweise Maskentests, Histogramme oder Analysen im Frequenzbereich deutlich schneller ab und liefern schneller statistisch sichere Ergebnisse.

Kein anderes Oszilloskop seiner Leistungsklasse verfügt über so viele verschiedene integrierte Messinstrumente wie das neue R&S RTP. Der Anwender kann die unterschiedlichsten Signale komplexer Schaltungen mit nur einem Messgerät testen. Der R&S RTP ist das erste Rohde & Schwarz Gerät in dieser Leistungsklasse. Weitere Modelle mit höherer Bandbreite und zusätzliche Funktionen, in Hardware und Software, werden folgen.

IEN D-A-CH: Für welche Märkte wurde das R&S RTP entwickelt?
Wolf: Mit dem R&S RTP wenden wir uns an Elektronikentwickler mit Anforderungen an hohe Bandbreiten, etwa beim Messen an schnellen Digitalschnittstellen und damit einhergehend auch an den Versorgungsspannungen für die entsprechende Elektronik. Diese Anwendungen kommen in vielen Applikationssegmenten zum Tragen, wie Digital Boards für Automobilanwendungen oder Telekommunikationsanwendungen bis hin zu Aerospace und Defense. Selbst für Messungen an HF-Signalen ist der R&S RTP aufgrund der sehr guten Performance seines Eingangsteils gut geeignet.

Dabei steht die entwicklungsbegleitende Fehlersuche an elektronischen Schaltungen mit unterschiedlichen Signalen im Vordergrund – also beispielsweise Busse wie USB, PCI Express, MIPI, etc., DDR-Speicher-Schnittstellen, mehrkanalige HF-Schnittstellen in Funk- oder Radarapplikationen, komplexe Power-Management-Einheiten, oder auch einfache Kontroll- und Programmierbusse etwa I2C, SPI, etc. Mit dem R&S RTP lässt sich nahezu jede Anwendung testen, bei der man Signale mit hoher Auflösung im Zeit- oder Frequenzbereich mit hoher Messdynamik und Empfindlichkeit messen muss.

IEN D-A-CH: Was sind aktuelle Anforderungen bei der Elektronikentwicklung und wie helfen Sie Entwicklern dabei, diesen zu begegnen? 
Wolf: Generell werden die einzelnen Elektronikkomponenten und -bauteile immer kleiner und sind in engsten Bauräumen in die Geräte integriert – Stichwort: IoT-Devices. Nur mit geeigneter Mess- und Test-Software lässt sich das Zusammenspiel der Komponenten simulieren, um Probleme zu erkennen und zu lösen.

Tritt eine Störung auf, wird erforscht, was zu diesem Zeitpunkt im Frequenzbereich, im Zeitbereich oder bei der Versorgungsspannung passiert ist. Die Anforderung an ein Oszilloskop ist es dann, diese Werte miteinander in Bezug zu setzen. Nur so lässt sich herausfinden, ob zum Beispiel das Ausgangssignal bereits fehlerbehaftet oder eine Störung in der Übertragungsstrecke die Ursache dafür war. Solche Messaufgaben sind Alltag bei der Entwicklung und der Fehlersuche im Service-Fall.

IEN D-A-CH: Vielen Dank für das Gespräch, Herr Wolf.

Veröffentlicht am September 11, 2018 - (622 views)
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