構建新型儀器：軟件定義的儀器

　　如同每個(gè)孩子所擁有的第一套LEGO玩具改變了他們對世界的認識一樣，26年前，美國國家儀器通過(guò)NI LabVIEW系統設計軟件，重新改變了人們對儀器的認知。今年，NI將再次重演歷史，發(fā)布一款新型儀器，幫助測試工程師擺脫廠(chǎng)商定義儀器的束縛。

　　許多年來(lái)，儀器的基本模式?jīng)]有太大的改變。需要進(jìn)行測試工作的工程師和科學(xué)家必須先從測試測量供應商處購買(mǎi)功能固定的硬件，然后在標準臺式計算機上使用諸如LabVIEW之類(lèi)的軟件，通過(guò)信號處理，決策，自動(dòng)化等方式擴展硬件的功能。而模塊化儀器的出現是一個(gè)巨大的飛躍，并成為了自動(dòng)化測試系統的既定標準。但是模塊化儀器中的許多功能已由廠(chǎng)家在嵌入式固件中定義完畢，用戶(hù)無(wú)法對固件進(jìn)行更改以滿(mǎn)足特定的應用需求。

　　然而，對于許多其他的應用來(lái)說(shuō)，固定功能的硬件理念已經(jīng)過(guò)時(shí)。傳統的手機生產(chǎn)商正努力快速轉向基于軟件的智能手機?？蛻?hù)希望通過(guò)在設備上運行的軟件獲得更多的控制，使得他們的手機具備滿(mǎn)足特定個(gè)人需求的功能。而測試設備也不外乎此。

　　您現在可以使用首款軟件定義的儀器，NI PXIe-5644R矢量信號收發(fā)器(VST)，來(lái)體驗至今最具靈活性的自定義測試儀器。

　　軟件設計儀器具備的三個(gè)本質(zhì)特性：

　　· 使用基于FPGA的開(kāi)源固件設計的儀器硬件，具有即時(shí)可用的特點(diǎn)，并包含豐富的范例代碼。

　　· 優(yōu)秀的系統設計軟件能夠降低自定義硬件儀器設計的復雜度。

　　· 從集成一個(gè)固定功能的設備到設計出用戶(hù)真正需要的儀器，這是一個(gè)根本性的理念改變。

　　使用開(kāi)源的基于FPGA固件的硬件

　　新的NI PXIe-5644R VST尺寸更小，成本更低，能更加徹底地以軟件為核心?；谛袠I(yè)領(lǐng)先的FPGA技術(shù)和完全基于LabVIEW編寫(xiě)開(kāi)源軟件和固件的原則，VST硬件設計可以盡可能地將射頻轉換成比特。使用靈活的軟件設計方案來(lái)替換固定的廠(chǎng)家定義的硬件，VST可幫助測試工程師設計出他們真正需要的儀器功能。

　　圖1：在NI PXIe-5644R VST的設計中，將矢量信號發(fā)生器和分析儀與一個(gè)FPGA相連接，這樣用戶(hù)可以在第一次射頻測試應用中執行閉環(huán)的系統級測試任務(wù)

　　VST還能幫助射頻工程師集成最多五個(gè)射頻通道(每個(gè)通道都具備射頻生成和采集功能)至一個(gè)PXI機箱，以滿(mǎn)足并行測試需求和多輸入多輸出(MIMO)應用需求。大多數的傳統儀器解決方案提供一個(gè)激勵，或者測量一個(gè)響應;而VST在一個(gè)獨立硬件上結合了射頻發(fā)生器和分析儀，因為這兩個(gè)儀器都與一個(gè)FPGA相連接，用戶(hù)可以在這個(gè)FPGA中對固件進(jìn)行設計，使得他們在第一次射頻測試應用中就能使用閉環(huán)的系統級測試功能。

　　通過(guò)將矢量信號發(fā)生器(VSG)和矢量信號分析儀(VSA)與LabVIEW可編程實(shí)時(shí)信號處理與控制相結合，VST具備了以下的特性：

　　· 一個(gè)用戶(hù)可編程FPGA

　　· 覆蓋從85 MHz到6 GHz的頻率范圍

　　· 80 MHz實(shí)時(shí)射頻帶寬

　　· 結合了射頻發(fā)生器和分析儀，以及一個(gè)高速數字I/O端口

　　· 使用三個(gè)PXI Express插槽，降低成本，減小封裝

　　· 支持最新的無(wú)線(xiàn)標準(802.11ac和 LTE)