德國IAV使用NI射頻儀器實(shí)現汽車(chē)無(wú)線(xiàn)電與導航系統測

挑戰

開(kāi)發(fā)一個(gè)針對汽車(chē)無(wú)線(xiàn)電和全球定位系統(GPS)接收器的射頻(RF)信號測試解決方案，減少耗時(shí)且昂貴的現場(chǎng)測試，同時(shí)進(jìn)一步提高設備的質(zhì)量。

解決方案：

Averna的工程師利用NI PXI產(chǎn)品高帶寬的優(yōu)勢，實(shí)現了一個(gè)完整的解決方案，記錄真實(shí)世界的射頻信號、信號損失以及環(huán)境數據，用于在實(shí)驗室內很方便地回放;而且，為了從長(cháng)遠的角度提高測試效率，Averna聯(lián)同用戶(hù)創(chuàng )建了共同的用戶(hù)參考庫。

給汽車(chē)制造商提供優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品

全球總部位于德國的IAV汽車(chē)工程公司是汽車(chē)工業(yè)內全球頂尖的工程和設計服務(wù)提供商之一，為世界上最有名的汽車(chē)制造商和零配件供應商效力，包括奧迪、賓利、寶馬、克萊斯勒、戴姆勒、福特、通用汽車(chē)、保時(shí)捷和大眾。

該公司最近為一家德國頂尖的汽車(chē)制造商測試和驗證車(chē)載收音機和導航系統。IAV必須在這些裝置上進(jìn)行全面的射頻信號測試，包括AM/FM,RDS,TMC,DAB/DMB,GPS和HD Radio(IBOC)，并達到歐洲所有常見(jiàn)模擬和數字無(wú)線(xiàn)標準。他們利用多種函數測試各種設備模型，覆蓋多種類(lèi)型的廣播節目，例如搖滾、爵士、古典和對話(huà)類(lèi)節目。另外，從倫敦市中心陽(yáng)光明媚的白天到法國阿爾卑斯山盤(pán)山公路上的雪夜里，這些設備必須在整個(gè)歐洲的所有環(huán)境和駕駛條件下進(jìn)行測試。為滿(mǎn)足客戶(hù)的嚴格技術(shù)規范，IAV必須在成千上萬(wàn)個(gè)可能的測試案例中保證一流的產(chǎn)品質(zhì)量。

尋找可再現和重復的測試方法

作為評估的一部分，首先在實(shí)驗室里，IAV用典型信號發(fā)生器進(jìn)行靜態(tài)測試和驗證，以測量如臨界值、靈敏度和信噪比等指標。然而，許多存在問(wèn)題的射頻信號現象只能在動(dòng)態(tài)環(huán)境中，如行駛的車(chē)輛中才會(huì )出現。這些信號損失包括當信號從城市摩天大廈反彈時(shí)產(chǎn)生的多路干擾，或者與天氣相關(guān)(霧和雨)造成的衰減和失真。數學(xué)模型和測試文件庫在模擬這些衰減時(shí)會(huì )有不足之處。

因此，IVA每年派幾十名專(zhuān)業(yè)聽(tīng)眾在公路上對所有可能的測試實(shí)例檢測信號毛刺。然而，因為這個(gè)辦法不具有重復性——測試工程師每次都需要為每個(gè)特定的無(wú)線(xiàn)電模型和信號而奔波，該方法既費時(shí)又昂貴。

IAV需要集合不同對照點(diǎn)的信號數據庫，在同信號不同條件、同條件不同信號和其它組合下，以協(xié)助評估不同設備。他們需要測試方法具有可重復性，盡可能提高測試和驗證的效率。

利用NI PXI的記錄回放功能

為了幫助解決這些挑戰，IAV與來(lái)自National Instruments 系統聯(lián)盟伙伴Averna公司的工程師合作。IAV通過(guò)Averna射頻信號記錄回放系統——這是一個(gè)記錄真實(shí)世界信號，并且可以隨意回放的交鑰匙系統，用作實(shí)驗室分析，以及全球接收機測試儀(URT)平臺的一部分。

我們利用NI PXIe-1065機箱、NI PXIe-8106嵌入式控制器、NI PXIe-5672矢量信號發(fā)生器和NI PXI-5661矢量信號分析儀創(chuàng )建記錄回放系統。這些關(guān)鍵技術(shù)能實(shí)現從射頻模塊到硬盤(pán)驅動(dòng)器高達每槽2GB/s的專(zhuān)用帶寬實(shí)時(shí)數據流盤(pán)，以及高性能定時(shí)和同步功能。另外，我們利用NI LabVIEW軟件的靈活性設計軟件組件，同時(shí)把系統封裝在防噪抗干擾的射頻屏蔽箱里，可用于可移動(dòng)用途。該系統有DC/AC轉換器、帶自動(dòng)增益控制(AGC)的可優(yōu)化信號采集的前置放大器系統和多媒體信號記錄能力。利用NI的商業(yè)現成組件，我們創(chuàng )建了一個(gè)交鑰匙系統，用戶(hù)從研發(fā)的開(kāi)始階段就能使用，這些組件已經(jīng)預先安裝好，且不需要開(kāi)發(fā)應用軟件。

建立客戶(hù)射頻測試信號庫

IAV的工程師們能攜帶由帶直流電源供電(與車(chē)載電池相連)的記錄回放系統，在卡車(chē)或汽車(chē)后座進(jìn)行測試。將天線(xiàn)連接至系統后，測試工程師通過(guò)一臺筆記本電腦和局域網(wǎng)訪(fǎng)問(wèn)圖形用戶(hù)界面(GUI)，記錄動(dòng)態(tài)信號，同時(shí)控制信號的頻率、帶寬和增益。IAV利用此方法記錄大量廣播和導航信號，以建立一個(gè)專(zhuān)有的測試文件庫，方便隨時(shí)回放。

為進(jìn)一步加強該文件庫，IAV記錄廣播和GPS數據以分析環(huán)境背景對信號的影響。例如，IAV能記錄當出現信號損失時(shí)車(chē)輛的準確位置，以及當時(shí)的天氣和路況。因為不需要進(jìn)行太多現場(chǎng)測試，通過(guò)將待測設備置于真實(shí)世界的信號和損失環(huán)境中，IAV工程師能投入更多時(shí)間進(jìn)一步提高設備質(zhì)量。

將檢修排故簡(jiǎn)單化

利用該記錄回放系統，IAV現在能立即與設備制造商、零件制造商和汽車(chē)制造商分享記錄數據，因此，各方可在同樣信號、損失和環(huán)境背景下充當車(chē)載收音機和導航設備的故障檢修員，共同找到問(wèn)題的根源。因此，那些負責產(chǎn)品質(zhì)量的工程師，可以遠程診斷設備。

“當你與世界上最負盛名的汽車(chē)制造商打交道，質(zhì)量是最受關(guān)心的。”IAV一測試工程師Hans Joachim Tepper說(shuō)，“NI PXI技術(shù)的高通量射頻信號流盤(pán)能力使我們在記錄回放所有使用中常見(jiàn)模擬和無(wú)線(xiàn)信號以及各色各樣的信號損失均很有效 。Averna的URT記錄回放系統有助于將這些性能整合在一起，并提供我們所需的可重復性，以滿(mǎn)足客戶(hù)嚴格的標準。我們相信這個(gè)方案有助于顯著(zhù)提高長(cháng)期測試效率。”

抗干擾射頻屏蔽箱

基于NI PXI產(chǎn)品的高帶寬射頻信號記錄回放儀

NI PXI技術(shù)進(jìn)行高效的GPS信號測試