使用NI軟件與PXI硬件，進(jìn)行高性能、點(diǎn)對多點(diǎn)的 高

NI軟硬件平臺的功能與靈活性，可幫助我們有效開(kāi)發(fā)高度穩定的測試系統、滿(mǎn)足客戶(hù)的所有需求，并能確保配合產(chǎn)品上市時(shí)間。

- Stephen Patterson　氏, CPE Systems社

挑戰:

設計并開(kāi)發(fā)高成本效益的測試系統，包含組件和不插電測試、設備編程、無(wú)線(xiàn)電信號分析和校準功能，并要能針對高性能、點(diǎn)對多點(diǎn)的高級無(wú)線(xiàn)電產(chǎn)品，達到無(wú)人工干預的產(chǎn)線(xiàn)測試，以用于遠端監控與數據采集(SCADA)網(wǎng)絡(luò )應用。

解決方案:

基于NI PXI平臺、NI LabVIEW、NI TestStand、NI Switch Executive軟件創(chuàng )建測試系統，通過(guò)氣動(dòng)式測試設備連接至被測部件(UUT) - 包括射頻區域的自定義屏蔽，以實(shí)現高性能的射頻測試解決方案。

2008年，4RF Communications公司開(kāi)始著(zhù)手開(kāi)發(fā)新的無(wú)線(xiàn)電產(chǎn)品，以擴充現有的點(diǎn)對點(diǎn)長(cháng)距離無(wú)線(xiàn)產(chǎn)品。Aprisa SR是點(diǎn)對多點(diǎn)的Smart SCADA無(wú)線(xiàn)電產(chǎn)品，可達12.5 kHz通道頻寬與9.6 kbps窄帶無(wú)線(xiàn)電的功能，以通過(guò)許可的400至470 MHz頻譜帶寬，普及用于石油、煤氣、公共事業(yè)的監控應用。Aprisa SR是針對需要高級安全功能的工業(yè)所設計的，可有效處理日益復雜的SCADA網(wǎng)絡(luò )，并評估IP構架與智能型電網(wǎng)等公共建O。

Aprisa SR的完整功能，搭配其高穩定性和精心設計的高級無(wú)線(xiàn)電平臺，使其可用于多種監控應用并滿(mǎn)足當前和未來(lái)的需求。無(wú)線(xiàn)電另可設定為基地臺、遠程工作站、中繼器，無(wú)縫集成至任何網(wǎng)路拓撲中 (圖1)。且單個(gè)機箱即可支持大量序列與以太網(wǎng)接口，并內建安全功能。

圖1.測試設備對射頻區域的屏蔽設計

項目難題

4RF Communications需要不同的測試方法來(lái)降低單位測試成本、高傳輸率，并要能適應未來(lái)的新產(chǎn)品功能。因此4RF找到了測量領(lǐng)域的領(lǐng)先廠(chǎng)商CPE Systems，設計、開(kāi)發(fā)出了高成本效益的無(wú)線(xiàn)電測試系統。產(chǎn)品的測試需求包含組件測試、不插電測試、設備編程、無(wú)線(xiàn)電信號分析與校準以及無(wú)人操作的自動(dòng)環(huán)境。

由于4RF Communications對中/大型測試設備所知有限，且內部工程資源不足，因此外包了測試系統的開(kāi)發(fā)工程。此開(kāi)發(fā)任務(wù)交到CPE Systems手上之后，我們隨機選用了NI PXI平臺，搭配LabVIEW與NI TestStand軟件，提供了具備最高成本效益的靈活測試解決方案。

測試開(kāi)發(fā)進(jìn)程

我們記錄了計劃中的測試目標，并需達到下列特性：

· 板卡測試需在5分鐘內完成

· 每月需能測試3000組產(chǎn)品

· 測試期間不能有人為干預

· 即使非技術(shù)人員也能操作

· 測試針可存取板卡另一邊的所有測試點(diǎn)

· 包含除錯設備

· 可針對未來(lái)產(chǎn)品隨時(shí)擴充，如更多的射頻頻帶與頻寬

我們將測試分為3大塊：

· DC Testing: 測試組件數值、電源供應電壓、耗電量，以及低電壓關(guān)機、切換面板、LED指示燈的功能性測試。

· Built-In Self Test (BIST): 用于Boot loader與軟件安裝、測試RAM與閃存、確認以太網(wǎng)的地址分配。我們將這些測試植入設備中，通過(guò)指令線(xiàn)路界面即可存取。

· 射頻功能性測試與校準： 測試并校準傳輸器、接收器、Aprisa SR板的系統功能。

圖2.最終測試系統

開(kāi)發(fā)難題

為了跟上產(chǎn)品開(kāi)發(fā)安排，我們必須配合產(chǎn)品開(kāi)發(fā)測試系統，因此對其中5項板卡設計作出了變更。但又因為測試系統在設計之初，已考慮到其必要規格與靈活度，所以重新設計PCB也僅需對夾具進(jìn)行1項變更。在4RF Communication與CPE systems之間保持良好的通信，并建立項目、配置管理程序之后，NI軟硬件讓我們能確保達到同步開(kāi)發(fā)。

測試系統的主要限制之一，就是各組板卡需要5分鐘測試時(shí)間。因此需要優(yōu)化射頻校準算法，確保達到高效率運作。 而NI PXIe-5663矢量信號分析儀(VSA)與NI PXIe-5673矢量信號生成器(VSG)均可支持算法的優(yōu)化程序。

Aprisa SR的PCB組件包含射頻傳輸與接收電路，且必須連帶其外殼一起測試。所以我們也需考慮并納入射頻干擾與屏蔽的情況，再篩選夾具設計。 我們以產(chǎn)品的CAD模型容納射頻屏蔽外殼，構成夾具頂板部分(圖3)。只要將板卡置于外殼之中，即可達到測試設備所研發(fā)的屏蔽功能。

圖3.Aprisa SR范例無(wú)線(xiàn)電設定

Aprisa SR無(wú)線(xiàn)電內建數據加密功能，可產(chǎn)生仿真數據串流，以測試接收器敏感度。通過(guò)NI PXIe-5663 VNA，可讓NI PXIe-5673 VSG達到不同級別的無(wú)線(xiàn)電信號記錄與重復傳輸，再以實(shí)際數據測試接收器的敏感度。此方式也代表未來(lái)無(wú)需變更測試系統的軟件，即可改變加密程序。

NI軟硬件的關(guān)鍵作用

開(kāi)發(fā)射頻測試系統也包含管理程序的難題。除了需跨多個(gè)地點(diǎn)協(xié)調項目之外，也必須以高速測試復雜的射頻產(chǎn)品，并讓設備具備屏蔽功能。

NI軟硬件平臺的功能與靈活性，可幫助我們有效開(kāi)發(fā)高度穩定的測試系統、滿(mǎn)足4RF公司的所有需求，并能確保配合產(chǎn)品上市時(shí)間。 最終我們擁有了低價(jià)位的自定義測試系統，它能夠測試并支持新款的高性能SCADA無(wú)線(xiàn)電產(chǎn)品的制造程序。

圖4.測試系統圖表顯示硬件組件與連接功能