KEYSIGHT E1421B

KEYSIGHT E1421B 是是德科技（Keysight Technologies）推出的一款高性能、模块化频率计数器/时间间隔分析仪。它属于VXI总线（VME eXtensions for Instrumentation）系统的C尺寸、单槽模块化仪器。该设备集成了通用频率计数器和精密时间间隔测量功能于一体，能够提供高达1.3 GHz（早期版本为1.3GHz，后续或有更高版本）的频率测量范围，以及极低的时间间隔测量抖动（皮秒级分辨率）。它设计用于集成在自动测试设备（ATE）系统或模块化仪器机箱中，为通信设备、雷达系统、电子元器件、导航设备等的研发、验证和生产测试提供高精度、高速度的频率和时间参数测量。

应用场景 

在美国西海岸一家领先的卫星通信设备制造商的研发实验室中，工程师们正在测试一款新型宽带卫星调制解调器的发射机模块。他们需要精确测量其本振（LO）的频率稳定度、输出射频信号的频率精度，以及关键数字控制信号之间的时序关系（如帧同步脉冲与数据时钟之间的延迟）。这些测量要求高精度、高重复性，并能集成到自动化测试序列中。实验室的VXI总线测试系统中，就配置了一块 KEYSIGHT E1421B 模块。通过编程控制，E1421B 可以快速切换测量模式：在频率计数模式下，以高达9位/秒的分辨率测量LO的频率，评估其短期稳定度（艾伦方差）；在时间间隔模式下，精确测量两个数字信号边沿之间的时间差，精度达到亚纳秒级。所有测量数据通过VXI总线实时上传至主控计算机进行分析和记录，极大地加速了产品调试和性能验证的进程，确保了设备符合严苛的太空通信标准。

核心参数速览 

技术原理与创新价值 

KEYSIGHT E1421B 作为一款经典的模块化计数器，其技术价值体现在将传统台式的计数器性能与模块化系统的集成优势完美结合：

· 创新点一：多重计数技术与超高分辨率。 E1421B 采用了倒数计数法（Reciprocal Counting）等先进技术。与传统直接计数法不同，它同时测量输入信号的周期数和在此时间段内的高频参考时钟周期数，通过计算比值来得到频率。这种方法在整个量程内都能提供近乎恒定的高分辨率（如9位/秒），尤其在测量低频信号时，优势更为明显，无需极长的闸门时间即可获得高精度结果。对于时间间隔测量，它使用高分辨率的时间数字转换器（TDC），实现了皮秒级的单次测量分辨率。

· 创新点二：高精度时基与稳定的测量性能。 频率和时间测量的根本在于参考时钟的稳定性。E1421B 内置了高性能的温补晶振（TCXO）作为标准时基，并可选配更昂贵的恒温晶振（OCXO）。OCXO在恒温槽内工作，几乎消除了环境温度变化对振荡频率的影响，提供了极低的长期和短期频率漂移。这确保了仪器在无人值守的自动化测试系统中，长时间运行后仍能保持出厂校准精度，测量结果具有极高的可重复性和可比性。

· 创新点三：VXI总线集成与自动化测试友好性。 作为VXI模块，E1421B 天生为自动化测试系统（ATE）设计。它通过VXI背板与系统控制器和其他仪器（如信号源、示波器、开关矩阵）高速通信，实现了紧凑的机架集成和快速的命令/数据交换。其全面的编程能力（SCPI命令集）允许工程师轻松编写复杂的测试序列，实现无人值守的批量测试、数据记录和统计分析。这种集成性大幅提升了测试吞吐量和一致性，是现代化研发和生产测试线的基石。

应用案例与行业价值 

案例：军用航空电子设备生产测试线 在欧洲一家国防承包商的航空电子设备生产车间，每一块出厂的雷达高度表收发模块都必须经过严格的最终测试（FAT），其中一项关键指标是脉冲重复频率（PRF）的精度和稳定度。

· 应用流程：该测试站基于VXI平台构建。被测模块被固定在测试夹具上，其输出的射频脉冲信号通过开关矩阵路由至 KEYSIGHT E1421B 的输入通道。测试软件通过VXI总线控制 E1421B，将其设置为高分辨率频率测量模式，并对PRF进行连续多次采样和统计分析。同时，另一项测试是测量发射触发脉冲与射频脉冲前沿之间的固定延迟（Time Interval），E1421B 切换到时间间隔模式，精确测量这个纳秒级的时序参数。

· 带来的改进：使用 E1421B 的自动化测试方案，取代了传统手动操作台式计数器的低效方式。测试时间从几分钟缩短到几十秒，且完全消除了人为读数误差。其卓越的测量重复性确保了产品测试标准的一致。不合格品能被精确识别，而合格产品的测试数据被自动录入数据库，形成可追溯的质量档案。产线经理表示：“E1421B的精度和速度是我们满足严苛军用规格和提升产能的关键。它的稳定性保证了我们测试系统几年都不需要重新校准。”

· 行业价值：在航空航天、国防、通信设备、半导体测试等高端制造和研发领域，对频率、时间和时序的精确测量是验证产品性能、确保可靠性和互操作性的基础。KEYSIGHT E1421B 这类高性能模块化计数器的价值在于：质量保证：提供客观、精确、可重复的测量数据，是产品质量的“裁判官”。研发加速：帮助工程师快速表征原型性能，定位设计问题。生产效率：在ATE系统中实现高速、自动化测试，降低生产成本，提高产出。它是推动高科技产品从实验室走向市场过程中，不可或缺的精密测量工具。

相关产品组合方案 

构建一个完整的基于VXI的频率或时间测试系统， KEYSIGHT E1421B 需要与以下设备协同工作：

1. VXI 机箱与控制器：如 Keysight E8401A 等VXI主框架，以及嵌入式控制器或MXI接口卡，为 E1421B 提供平台和主控。

2. VXI 开关矩阵模块：如 Keysight E1476A，用于在多路被测信号与 E1421B 等测量仪器之间进行自动路由。

3. 高精度频率参考源：如 Keysight 5071A 铯钟或高稳晶振，为整个测试系统（包括 E1421B 的外部参考输入）提供终极频率基准。

4. 信号源/发生器：如 Keysight E443xB ESG系列 矢量信号发生器，用于产生需要被测量的标准信号或激励信号。

5. 数字万用表/示波器模块：如 Keysight E1411B 万用表，用于配合进行直流电压、交流电压等参数的综合测试。

6. 测试软件开发平台：如 Keysight VEE、National Instruments LabVIEW 或直接使用C/C++，用于编写自动化测试程序控制 E1421B。

7. 竞争对手产品：如 Rohde & Schwarz 或 National Instruments (NI) 的VXI/PXI平台计数器模块，是市场替代选择。

8. 校准设备与服务：需要定期将 E1421B 送至具备资质的实验室（或使用 Keysight 服务）进行计量校准，以确保其长期精度。

安装维护与全周期支持 

KEYSIGHT E1421B 的安装需由专业人员操作。需在VXI机箱断电状态下，将其牢固插入指定的C尺寸插槽并锁紧。连接外部信号时，需注意输入信号幅度不得超过最大额定值，必要时使用衰减器。正确连接地线以减少噪声干扰。 日常维护主要是保持设备通风良好，避免灰尘积累。定期（通常一年）进行计量校准是保证测量精度的关键，需联系是德科技或授权计量机构。软件方面，确保使用最新的固件或驱动程序以获得最佳兼容性和性能。