示波器相关技术专和分析概述

亢甲杰 马帅

摘要：示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器，它作为测试测量领域广泛使用的仪器，_直都是工程师的必备设备。随着对测量信号精度和准确性的要求日益严格，对示波器的要求也越来越高。本文分析了示波器领域的专利文献，对申请量随时间的变化、申请人分布和示波器技术分布进行了分析;对现有技术中示波器的技术手段、取得的技术效果进行了功效分析;对示波器技术领域以后的发展方向作了大胆预测。

关键词：示波器 专利

示波器作为电子测量的基本仪器之一仍然在测试测量领域中扮演着重要的角色。国内对有关示波器的研发直到二十世纪末期二十一世纪初期才起步，不过近二十年来相关技术发展迅速，专利申请量也呈井喷式增长。本文旨在通过梳理示波器领域的全球专利申请，通过专利数据统计分析，认识了解示波器领域的申请状况、研究热点、技术演进，也为国内示波器领域技术研究的走向给出些许建议。

1 专利分析

通过检索筛选共得到从1960年1月1日至2016年6月30日的共3535项国内外专利申请。结果表明，国外从1960年起步，到1978年以前专利申请处于萌芽期，而1978年开始到1991年，伴随技术发展示波器相关专利申请量迅速增长，1991年之后到1998年期间，专利申请量减少保持稳定，示波器相关技术进入发展瓶颈期，1998年到2003年，专利申请量再次迎来迅速增长，某项重要技术问题得以解决，示波器相关技术发展打开了新的领域，自2004年到2009年，申请量再次保持稳定，相关技术进入缓慢发展期;2009年以后由于中国市场的迅速拓展以及中国在示波器领域研究的迅速发展，申请量再次出现快速增长。

从申请地域分布看，该领域的全球专利申请的地域分布相对集中，目前日本为该领域最大的申请来源国;此外，中、美、德、英和法的申请量也较大，是示波器研究的活跃地区。结合时间分布来看，示波器领域技术的研究经历了早期美国、德国、英国等国家占据主导地位，到80年代日本技术的快速发展，专利申请迅速增长并跃居全球第一，二十一世纪以后，随着国内技术发展，衍生大量自主知识产权，2008年以后国内专利申请逐渐成为主体，目前示波器领域的国内申请已经占据全球范围的绝大部分，中国巨大的市场潜力得到发掘。

就该领域专利申请的主体看，国内申请呈现主体多元化的态势，主要来源为企业、个人和高校，其中企业和高校占比分别为63%和20%。国外专利申请人以企业最多，这是由于示波器是一种高精度复杂且普遍使用的测量设备，设备和人力投入对资金的需求量较大，加之利益驱动，主要申请人均为大型企业，如美国Tektronix（泰克）公司、日本横河株式会社（ Yokogawa）、日本安腾电气（Ando）和美国LeCroy（力科）公司。国内企业申请人以普源精电（RIGOL）公司为代表，该公司示波器研发生产已经达到世界先进水平，其余申请人分布较为分散，占领先地位的还有是深圳市鼎阳科技有限公司、江苏绿扬电子仪器集团有限公司。

针对检索到的专利文献的被引频次进行排序，筛选出美国泰克公司和中国普源精电公司在该领域的高被引频次专利。美国泰克公司被引频次较高的专利均集中在日本、美国、德国、欧专局、韩国等地域，同时都具有大量同族专利，申请质量较高，专利技术研发的连续性较好在改进发展的同时也很好地进行了加新维护，另一方面，借助对领域核心技术的掌控，不断向技术开发市场潜力较大的其他国家进行专利保护申请，从而占据其他国家的技术市场，也是大公司专利战略的重要特征之一。而国内的普源精电公司，虽然在近些年来异军突起，专利申请量急速增加，但其市场仅局限在国内，并未形成系统的专利布局，专利申请质量与国外大型企业差距还较大，该公司应该加强对知识产权的应用，以保护好自己的核心技术并产业化体现研发技术价值。

2 示波器技术手段与技术功效分布

随着现代科学研究领域对示波器的性能要求越来越高，示波器性能需要不断提升。数据统计指标从某种程度上反映了当今示波器的发展水平。一台示波器的性能指标有很多，例如：

1.带宽与采样速率带宽和采样速率是示波器的两个重要指标，带宽决定示波器对信号测量的基本能力，采样速率决定着示波器捕获波形的精确度。目前，采样速率的大小主要受前端ADC性能的影响，为了提高采样速率通常采用的方法有：是提高单片ADC采样速率;2.存储深度：数字示波器的存储深度也被称为存储容量或记录长度，决定数字示波器所捕捉信号的持续期或时间分辨率，用每通道存储的点数来衡量;3.触发功能：数字示波器的触发点通常是开启存储门的一个参考点，许多示波器采用边沿触发的功能，目前示波器的触发功能已经做得很丰富，除了基本的触发功能外，都带有针对特定应用的触发功能，如针对串行设计人员的SPI，CAN、USB，12C，Flexray和LIN等;4.探头：探头是连接被测电路与示波器之间的桥梁，当示波器连接到被测电路时，示波器和探头便成了整个电路的一部分，所以探头对整个测量的结果是会产生影响的。在测量中要尽量避免探头负载效应带来的测量誤差，所以选择合适的探头，对测量者来说也十分重要。示波器的探头可以分为有源探头和无源探头。

示波器领域的主要技术分支：显示系统、控制系统、输入及采样系统、探头、存储系统;而技术效果可总结为以下几方面：提高准确性、降低成本与提高便携性、提高适用性、简化操作。

从该领域全球申请量的排名上看，在该领域，国内外主要申请人美国泰克科技和中国普源精电这两家公司对于示波器的研究方向有明显的差异，美国泰克公司更加关注对于示波器输出显示以及示波器控制方面的研究，目的在于提高示波器测试结果准确性和适用操作的便利性。而普源精电公司的申请则主要集中于对示波器信号输入以及采样系统的改进，涉及输入电路结构、触发电路以及触发方法、等效采样提高采样效率等多方面，使示波器具有更高的采样频率和大带宽，提升示波器普遍适用性，也提高了示波器采集信号的功能，能够同时达到提高测试结果准确性和提升示波器适用性的效果。

3 结论

本文对示波器的专利技术进行分析和整理，重点关注了该领域的技术发展趋势以及主要申请人的研发侧重等信息，了解了示波器领域的发展概况和明晰该领域技术发展趋势，可以预见，随着未来测试测量相关技术的持续发展，以及相关性能需求的不断提升，对示波器的功能性与制造成本也会有更高的要求，示波器领域仍具有继续优化发展的巨大潜力。

参考文献

[1]浅谈示波器的发展史，王岩岩等，中国电子商务，2014年第10期。

[2]浅谈示波器的原理使用与新发展，王新娟等，科技信息，2010年第1期。

[3]浅谈示波器市场分类及发展趋势，吴起尧，国外电子测量技术，第28卷第5期，2009年5月。

[4]示波器的发展趋势展望，Robert Lashlee，国外电子测量技术，第28卷第5期，2009年5月。