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(cè)量?jī)x器，它作為測(cè)試測(cè)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(duì)測(cè)量信號(hào)精度和準(zhǔn)確性的要求日益嚴(yán)格，對(duì)示波器的要求也越來(lái)越高。本文分析了示波器領(lǐng)域的專利文獻(xiàn)，對(duì)申請(qǐng)量隨時(shí)間的變化、申請(qǐng)人分布和示波器技術(shù)分布進(jìn)行了分析;對(duì)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(duì)示波器技術(shù)領(lǐng)域以后的發(fā)展方向作了大膽預(yù)測(cè)。

關(guān)鍵詞：示波器 專利

示波器作為電子測(cè)量的基本儀器之一仍然在測(cè)試測(cè)量領(lǐng)域中扮演著重要的角色。國(guó)內(nèi)對(duì)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(guò)近二十年來(lái)相關(guān)技術(shù)發(fā)展迅速，專利申請(qǐng)量也呈井噴式增長(zhǎng)。本文旨在通過(guò)梳理示波器領(lǐng)域的全球?qū)＠暾?qǐng)，通過(guò)專利數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，認(rèn)識(shí)了解示波器領(lǐng)域的申請(qǐng)狀況、研究熱點(diǎn)、技術(shù)演進(jìn)，也為國(guó)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(guò)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(guó)內(nèi)外專利申請(qǐng)。結(jié)果表明，國(guó)外從1960年起步，到1978年以前專利申請(qǐng)?zhí)幱诿妊科?，?978年開(kāi)始到1991年，伴隨技術(shù)發(fā)展示波器相關(guān)專利申請(qǐng)量迅速增長(zhǎng)，1991年之后到1998年期間，專利申請(qǐng)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(qǐng)量再次迎來(lái)迅速增長(zhǎng)，某項(xiàng)重要技術(shù)問(wèn)題得以解決，示波器相關(guān)技術(shù)發(fā)展打開(kāi)了新的領(lǐng)域，自2004年到2009年，申請(qǐng)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(guó)市場(chǎng)的迅速拓展以及中國(guó)在示波器領(lǐng)域研究的迅速發(fā)展，申請(qǐng)量再次出現(xiàn)快速增長(zhǎng)。

從申請(qǐng)地域分布看，該領(lǐng)域的全球?qū)＠暾?qǐng)的地域分布相對(duì)集中，目前日本為該領(lǐng)域最大的申請(qǐng)來(lái)源國(guó);此外，中、美、德、英和法的申請(qǐng)量也較大，是示波器研究的活躍地區(qū)。結(jié)合時(shí)間分布來(lái)看，示波器領(lǐng)域技術(shù)的研究經(jīng)歷了早期美國(guó)、德國(guó)、英國(guó)等國(guó)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(qǐng)迅速增長(zhǎng)并躍居全球第一，二十一世紀(jì)以后，隨著國(guó)內(nèi)技術(shù)發(fā)展，衍生大量自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，2008年以后國(guó)內(nèi)專利申請(qǐng)逐漸成為主體，目前示波器領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)申請(qǐng)已經(jīng)占據(jù)全球范圍的絕大部分，中國(guó)巨大的市場(chǎng)潛力得到發(fā)掘。

就該領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)的主體看，國(guó)內(nèi)申請(qǐng)呈現(xiàn)主體多元化的態(tài)勢(shì)，主要來(lái)源為企業(yè)、個(gè)人和高校，其中企業(yè)和高校占比分別為63%和20%。國(guó)外專利申請(qǐng)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(cè)量設(shè)備，設(shè)備和人力投入對(duì)資金的需求量較大，加之利益驅(qū)動(dòng)，主要申請(qǐng)人均為大型企業(yè)，如美國(guó)Tektronix（泰克）公司、日本橫河株式會(huì)社（ Yokogawa）、日本安騰電氣（Ando）和美國(guó)LeCroy（力科）公司。國(guó)內(nèi)企業(yè)申請(qǐng)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(qǐng)人分布較為分散，占領(lǐng)先地位的還有是深圳市鼎陽(yáng)科技有限公司、江蘇綠揚(yáng)電子儀器集團(tuán)有限公司。

針對(duì)檢索到的專利文獻(xiàn)的被引頻次進(jìn)行排序，篩選出美國(guó)泰克公司和中國(guó)普源精電公司在該領(lǐng)域的高被引頻次專利。美國(guó)泰克公司被引頻次較高的專利均集中在日本、美國(guó)、德國(guó)、歐專局、韓國(guó)等地域，同時(shí)都具有大量同族專利，申請(qǐng)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(shí)也很好地進(jìn)行了加新維護(hù)，另一方面，借助對(duì)領(lǐng)域核心技術(shù)的掌控，不斷向技術(shù)開(kāi)發(fā)市場(chǎng)潛力較大的其他國(guó)家進(jìn)行專利保護(hù)申請(qǐng)，從而占據(jù)其他國(guó)家的技術(shù)市場(chǎng)，也是大公司專利戰(zhàn)略的重要特征之一。而國(guó)內(nèi)的普源精電公司，雖然在近些年來(lái)異軍突起，專利申請(qǐng)量急速增加，但其市場(chǎng)僅局限在國(guó)內(nèi)，并未形成系統(tǒng)的專利布局，專利申請(qǐng)質(zhì)量與國(guó)外大型企業(yè)差距還較大，該公司應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)知識(shí)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(jià)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?lái)越高，示波器性能需要不斷提升。數(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(tái)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(gè)重要指標(biāo)，帶寬決定示波器對(duì)信號(hào)測(cè)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(chǔ)深度：數(shù)字示波器的存儲(chǔ)深度也被稱為存儲(chǔ)容量或記錄長(zhǎng)度，決定數(shù)字示波器所捕捉信號(hào)的持續(xù)期或時(shí)間分辨率，用每通道存儲(chǔ)的點(diǎn)數(shù)來(lái)衡量;3.觸發(fā)功能：數(shù)字示波器的觸發(fā)點(diǎn)通常是開(kāi)啟存儲(chǔ)門(mén)的一個(gè)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(duì)特定應(yīng)用的觸發(fā)功能，如針對(duì)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(cè)電路與示波器之間的橋梁，當(dāng)示波器連接到被測(cè)電路時(shí)，示波器和探頭便成了整個(gè)電路的一部分，所以探頭對(duì)整個(gè)測(cè)量的結(jié)果是會(huì)產(chǎn)生影響的。在測(cè)量中要盡量避免探頭負(fù)載效應(yīng)帶來(lái)的測(cè)量誤差，所以選擇合適的探頭，對(duì)測(cè)量者來(lái)說(shuō)也十分重要。示波器的探頭可以分為有源探頭和無(wú)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(chǔ)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(jiǎn)化操作。

從該領(lǐng)域全球申請(qǐng)量的排名上看，在該領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)外主要申請(qǐng)人美國(guó)泰克科技和中國(guó)普源精電這兩家公司對(duì)于示波器的研究方向有明顯的差異，美國(guó)泰克公司更加關(guān)注對(duì)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(cè)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(qǐng)則主要集中于對(duì)示波器信號(hào)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(hào)的功能，能夠同時(shí)達(dá)到提高測(cè)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(duì)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(shì)以及主要申請(qǐng)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(shì)，可以預(yù)見(jiàn)，隨著未來(lái)測(cè)試測(cè)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(duì)示波器的功能性與制造成本也會(huì)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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