测试设备制造商面临持续不断的挑战，必须开发各种新型解决方案来测试客户的最新组件，业者以往都是开发专属的硬件来因应这方面的挑战。通信市场由于各种新标准快速推陈出新，更需要新的刺激与更强的量测功能。为配合业界发展的脚步，测试设备厂商必须研究各种新的方法，以缩短仪器开发的时间，并让仪器能因应各种新的要求。软件定义无线电是其中一种有效的解决技术。
SDR动力
软件定义无线电(SDR: Software Define Radio)可解释为一种无线电通信系统，使用软件来对无线电信号进行调变与解调变。SDR日趋普遍背后的动力，就是经济效益。这类系统能以较低的成本达到极高的弹性，胜过传统的模拟设计。图1显示一个SDR系统。
从最单纯的观点来看，数字至模拟(D/A)以及模拟至数字(A/D)转换，在载波频率上进行，不需要模拟的上调变与下调变。现今的SDR应用，通常有至少一个模拟的上调变与下调变步骤。很明显可看出，A/D与D/A转换器是SDR系统的关键组件。转换器的速度与分辨率，决定了转换步骤所需的模拟频率。转换器须具备足够的分辨率(bits)来产生或撷取调变数据，较复杂的调变格式，须搭配分辨率较高的转换器。转换器的速度限制了产生或采样信号频率的最大值。随着转换器技术持续演进，新产品能支持愈来愈高的分辨率与频率。
SDR的重要元素
SDR的另一项重要元素是数字信号处理技术(DSP)，因为它执行许多以往由模拟电路所负责的功能，包括频率转换、调变、解调、以及滤波等。数字信号处理技术的效能也胜过模拟方案，因为能支持许多功能，像是波型预先失真( waveform predistortion)与抽取(decimation)。传送信号波型的预先失真，须考虑模拟电路已知的非线性特质，并修改基频信号波型以进行补偿，产生质量较好的调变后信号。
有3种基本方法，可用来建构数字信号处理组件。第1种方法是运用一般的运算资源，由软件执行信号处理的作业，像是PC里的各种资源。第2种方法是定义运用逻辑电路来执行信号处理，然后将此电路写入可编程逻辑门阵列(FPGA)。第3种方法是使用可编程的硬件组件，用来建置数字信号处理所需的各种功能。这类组件包括数字信号处理器(DSP)、数字上调变(DUC : digital up-conversion)、与数位下调变(DDC: digital down-conversion)组件。
以上3种方法都能达成SDR的主要目标：提供高弹性的系统。但考虑到SDR的另一主要目标，也就是降低成本，我们必须考虑研发与单位成本。解决方案的成本各有高低，主要受到系统实时频宽需求所影响。较大的频宽需要更高的处理性能，让成本随之攀高。但对于效能需求中等的系统而言，FPGA是最昂贵的解决方案，而DSP的成本最为低廉。
对于所有通信系统而言，频率产生是关键项目之一。直接数字合成(Direct digital synthesis - DDS)技术是运用D/A转换器，以极精准的频率产生正弦波。直接数字合成(DDS)技术能以低廉的成本，进行极高频率的转换。半导体技术的演进，也促成DDS技术快速发展。现今的DDS组件能产生频率可达数百万赫兹的正弦波，达到微赫兹的分辨率。
SDR技术应用及带来优势
对于各种需要低成本、高弹性的应用，SDR愈来愈受欢迎，包括像军事通信系统、多功能手机基地台等。这些应用具有以下共同的特性:
●能配合高弹性的需求
●能支援较低的产量
●能支持高复杂度
当采用SDR技术的应用，测试仪器具有许多特色。测试仪器通常非常复杂，因为必须支持极高的效能，以便量测各种尖端系统。相较于像是手机或基地台，测试仪器的数量属于低至中等数目。弹性向来是测试仪器的一项重要特性，尤其是在通信领域。
通信领域的测试仪器，在技术与成本方面的主要需求包括: 较宽的调变与解调变频宽、较宽的动态范围、以及高速传输流量。
数字通信系统在最近几年快速变迁，尤其是在调变格式部份。新的标准，意谓着像是信号源等测试仪器，必须能够产生新的调变波型，信号分析仪器必须能针对这些信号进行解调变与分析。各种标准的关键效能参数通常都不尽相同，因此通常需要新的分析程序。
这些挑战，促使测试仪器必须能快速升级，并且能轻易支持新的调变标准，而不是强迫使用客户更换设备。从成本与上市时程的角度而言，升级能力是绝对必要的功能。通信系统与组件制造商，无法等待新一代测试设备冗长的开发周期。在研发的过程中，通信标准也会经常改变，业者必须修改信号产生与分析的程序。
这些需求，促使SDR成为测试仪器争相采用的技术。SDR在成本与效能之间的取舍原则，也同样适用于测试仪器。第一代SDR测试仪器大多使用软件处理或FPGA的设计。然而各种数字信号处理组件的演进，包括DSP与DDC/DUC在内，让组件具备充裕的效能，让这种设计模式同样适用于测试仪器。这项模式为测试设备，在成本与效能之间提供最佳的平衡点。
测试仪器采用各种SDR技术，为设备制造商与其顾客带来许多优势:
●轻易升级至各种新通信标准。信号产生与分析大多由程序来执行，这些程序可写入到数字信号处理器中。有新标准制订出来时，业者可轻易开发新的DSP程序来支持各种新功能，并透过韧体升级的方式，传送给现有仪器的用户。
●更快的频率切换与信号分析功能，带来更快的处理速度。高频宽的A/D转换器与高速DSP组件，能以极高的效率处理大量的快速傅立叶转换作业。例如，在分布范围广与分辨率频宽较窄的测试需求条件下，一个采用DSP的分析器能提供比传统频谱分析器高出数倍的量测速度。数字信号分析技术，其频率切换速度远胜过传统的处理模式。高速频率切换能提升信号产生与信号分析的作业流量。
●加快测试仪器的上市时程 测试设备制造商可利用各种市面上轻易购得的尖端数字信号处理组件，达到精密仪器等级的效能。这种方法能大幅减少测试仪器所需的开发资源。此外，基本的数字处理设计，可应用在不同的仪器，大幅降低开发成本。如图2所示，Keithley Instruments公司Model 2810 Vector Signal Analyzer 与Model 2910 Vector Signal Generator的数字架构。两款仪器使用相同的数字处理设计。
照以往的经验来看，通信标准会持续不断地演进。通信系统与组件制造商面对测试成本的压力，将促使测试设备厂商必须提供效能更高且更低成本的仪器。SDR技术与高阶信号处理组件，能为测试设备制造商带来许多宝贵的工具，来因应这些需求。
