使用PXI測試平臺測試下一代無(wú)線(xiàn)設備

無(wú)線(xiàn)性能日益增長(cháng)對測試設備制造商提出了一個(gè)挑戰，它們需要開(kāi)發(fā)產(chǎn)品用來(lái)在同一個(gè)測試平臺上處理所有的功能需求。這使得開(kāi)發(fā)新型的現代化儀器以便滿(mǎn)足這些變化的需求成為當務(wù)之急?，F代的無(wú)線(xiàn)設備比以往任何時(shí)候涉及的通信標準都更多。文介紹了如何使用靈活的PXI硬件和軟件平臺如何幫助您在同樣的平臺上對多個(gè)無(wú)線(xiàn)標準進(jìn)行測試。

圖1:無(wú)線(xiàn)標準的種類(lèi)不斷以更快地速度增加。

超越傳統的射頻儀器

消費者會(huì )不斷對無(wú)線(xiàn)設備提出新功能或增強性能的要求。隨著(zhù)對這些產(chǎn)品需求的不斷增加，制造測試時(shí)間會(huì )不斷趨近于零，而功能測試時(shí)間則趨近于無(wú)窮大(圖2)。隨著(zhù)具有無(wú)線(xiàn)功能設備數量的不斷增加，為了滿(mǎn)足需求增加的負擔就落在了生產(chǎn)線(xiàn)上，體現在要求更高的測試速度和更多樣的功能測試。

圖2:制造測試時(shí)間將趨近于零，而測試數量將趨近于無(wú)窮大。

解決現代與下一代無(wú)線(xiàn)設備測試需求的最佳途徑是建立能夠隨著(zhù)未來(lái)需求而不斷擴展的平臺。NI PXI射頻平臺是一個(gè)基于NI LabVIEW軟件和PXI硬件的真正用戶(hù)自定義的射頻平臺。利用PXI Express的帶寬和多核處理器的并行處理能力，測試系統的速度隨著(zhù)計算機運算能力和運算速度的發(fā)展也不斷提高。目前，PXI的平臺已經(jīng)可以提供10倍于傳統儀器的性能提高，隨著(zhù)多核技術(shù)的使用，該平臺的處理能力將有100倍的提升。

新型的NI PXIe-5663射頻矢量信號分析儀和NI PXIe-5673射頻矢量信號發(fā)生器通過(guò)使用PXI Express提供高達6.6 GHz的測量功能，進(jìn)一步增強了PXI射頻平臺(圖3)。NI PXIe-5663提供了從85 MHz至6.6 GHz的信號發(fā)生功能以及高達100 MHz的瞬時(shí)帶寬。在與新型的NI PXIe-1075 18槽機箱一起使用時(shí)，PCI Express通道連接到每個(gè)槽位，提供高達每個(gè)槽位1 GB/s的帶寬和高達4 GB/s的總系統帶寬，從而可以在PXI平臺上實(shí)現高速射頻測試。

圖3:NI PXIe-5663向量信號分析儀和NI PXIe-5673向量信號發(fā)生器將PXI Express的測量功能擴展到6.6 GHz

新型的射頻模塊化儀器完全利用高性能多核處理器的功能，是高速射頻與無(wú)線(xiàn)自動(dòng)化測試環(huán)境的理想選擇。使用LabVIEW 8.6在多核CPU上運行并行的測量算法，可以使用新型射頻矢量信號分析儀和射頻矢量信號發(fā)生器完成多種常見(jiàn)的射頻測量，其速度比傳統的儀器明顯更快。舉例而言，這些射頻模塊化儀器能夠實(shí)現一系列WCDMA測量，其速度是傳統儀器的四倍以上；一些個(gè)別的測量甚至可以快20倍以上。在新型的多核處理器上市之后，射頻測量時(shí)間會(huì )繼續縮短，而無(wú)需對射頻儀器或LabVIEW程序進(jìn)行任何修改。這就確保了最高的測量性能、延長(cháng)了系統壽命、降低了資本投資。

新型的6.6 GHz模塊化儀器為了達到這一性能使用最新的商業(yè)技術(shù)，例如16位數模轉換器(DAC)和模數轉換器(ADC)為信號發(fā)生和數字化提供了卓越的動(dòng)態(tài)性能。NI PXIe-5673射頻信號發(fā)生器使用直接的射頻上變頻，能夠達到高達100 MHz的射頻帶寬。利用附加的“補償模式”，就可以利用板載可編程門(mén)陣列(FPGA)手動(dòng)調節增益平衡偏差、IQ偏移以及象限偏差。將這些參數為某一頻率進(jìn)行優(yōu)化，就可以得到優(yōu)于-85 dBc的載波和圖像抑止。NI PXIe-5663射頻矢量信號分析儀提供了平坦的通帶和低相位噪聲，因此可以準確地測量調制信號。例如，

由于這些新型產(chǎn)品是基于PXI的，您就能夠在同一個(gè)平臺中測試多個(gè)射頻和無(wú)線(xiàn)標準，并且從較大的速度優(yōu)勢獲益，同時(shí)能夠獲得PXI平臺的內在可升級性。無(wú)論您是測試802.11、DVB、GPS、WiMAX(802.16e/d或m)，或是測試多輸入多輸出的正交頻分多路復用(MIMO-OFDM)，這些PXI產(chǎn)品都能夠進(jìn)行擴展滿(mǎn)足這些復雜的需求。

舉例來(lái)說(shuō)，許多最新的技術(shù)都將MIMO-OFDM作為核心引擎。傳統的儀器設法達到2x2、4x4或是更多的MIMO解決方案，將多個(gè)系統通過(guò)菊花鏈連接在一起。這樣導致多許多不便；例如，系統尺寸較大，由于存在未使用系統的重復部件增加了成本(例如多個(gè)本地振蕩器或LO)，無(wú)法在一個(gè)較小的時(shí)間窗口內有效地同時(shí)觸發(fā)多個(gè)系統。

PXI平臺能夠解決這些問(wèn)題。首先，每個(gè)模塊都共享常見(jiàn)的系統背板。此外，通過(guò)星型觸發(fā)，您可以在1納秒的窗口內觸發(fā)每個(gè)模塊，從而可以在模塊之間進(jìn)行緊密的同步(圖4)。第二，能夠降低成本，因為可以在同一機箱的多個(gè)模塊之間共享相同的LO。第三，由于模塊尺寸較小，可以在一個(gè)便攜式的機箱內容納多個(gè)MIMO配置。

圖4:PXI的星型觸發(fā)器提供模塊間1納秒的緊密同步。

軟件定義并且用戶(hù)定義的平臺

現代許多客戶(hù)都在對廠(chǎng)商為市場(chǎng)提供測量功能的傳統方法提出了置疑，傳統的測量功能要進(jìn)入市場(chǎng)需要消費者等待測量功能嵌入到測試儀器的固件中。尤其當在標準化之前使用某個(gè)技術(shù)或是在對下一代系統進(jìn)行原型開(kāi)發(fā)時(shí)，這樣的方式將阻礙開(kāi)發(fā)的速度。

對于這個(gè)困難的一種解決方法是使用基于軟件的體系結構開(kāi)發(fā)當前于市場(chǎng)上并沒(méi)有的功能。這種功能可以超越最先進(jìn)的測試設備的功能，使您在與使用傳統測試儀器競爭對手的博弈中取得優(yōu)勢是至關(guān)重要的。然而，請注意“軟件定義”這個(gè)術(shù)語(yǔ)有許多內涵，如果只是廠(chǎng)商宣稱(chēng)使用了基于軟件定義的體系結構，并不意味著(zhù)就可以直接使用這種設計或者從這種設計中獲益。舉例而言，如果您無(wú)法開(kāi)發(fā)算法，并將它們嵌入到儀器中，或者創(chuàng )建現在無(wú)法使用的功能，那么軟件定義是對于儀器制造商而言的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，而不是作為終端用戶(hù)的您。

真正開(kāi)放式的軟件定義的平臺對于使用現代技術(shù)而言是必須的，而且工程師還希望獲得更多自定義的權限和能力，當然，這也就要求進(jìn)行開(kāi)發(fā)的工程師具備更加深厚的技術(shù)背景。許多工程師現在希望得到一個(gè)用戶(hù)定義的體系結構以便在同一個(gè)平臺上對軟件和硬件進(jìn)行定制，在研發(fā)和制造線(xiàn)上使用相同的系統。這給了工程師在需要的時(shí)候為測試系統添加硬件的能力。

舉例而言，NI客戶(hù)使用NI LabVIEW軟件和PXI硬件實(shí)現純用戶(hù)定制的解決方案。LabVIEW作為一個(gè)實(shí)際的開(kāi)放式軟件平臺幫助您對軟件進(jìn)行定制，滿(mǎn)足您的需求，而不需要依賴(lài)儀器廠(chǎng)商解決這些問(wèn)題。例如，如果需要在射頻測試平臺上具有壓力或溫度傳感器功能，可以使用NI PXI硬件模塊。這種完全可自定義的平臺可以搭配1500多種測量專(zhuān)用模塊，從直流測量直至26.5 GHz，來(lái)自于超過(guò)70家廠(chǎng)商(圖5)。如果這些仍然無(wú)法滿(mǎn)足您的需求，可以根據PXI系統聯(lián)盟規范開(kāi)發(fā)PXI模塊。這樣就開(kāi)辟了無(wú)限的可能性和功能，提供給您能夠滿(mǎn)足需要的測試系統靈活性。

圖5:超過(guò)70家廠(chǎng)商制造超過(guò)1500家用于PXI的測量專(zhuān)用模塊。

隨著(zhù)時(shí)間的推移維護性能

和所有的高科技設備一樣，是否淘汰是一個(gè)重要的考慮。對于在任意給定時(shí)間市場(chǎng)上具有最快處理能力的計算機而言。一旦完成購買(mǎi)之后，在幾周或是幾個(gè)月之后，市場(chǎng)上就會(huì )出現更好、更快的型號。并沒(méi)有一個(gè)很好的方法確定計算機的最佳購買(mǎi)時(shí)間，以便確保性能的可持久性，因此您可能會(huì )推后購買(mǎi)的決定。

如果購買(mǎi)量比較大，或是需要使用設備幾年，那么這個(gè)情況就會(huì )變得更為重要。舉例而言，對于整條制造線(xiàn)而言，每隔五年到七年用于購買(mǎi)射頻設備的成本會(huì )達到數百萬(wàn)美元。一旦為制造線(xiàn)購買(mǎi)了設備，就被限制在幾年之內必須利用現有技術(shù)的系統性能。對于新的購買(mǎi)而言，最新測試性能能夠可以體現最新的科技成果。但是隨著(zhù)時(shí)間的推移，測試速度會(huì )不斷落后于進(jìn)步的技術(shù)，這就要求制造工程師千方百計的從傳統的平臺中獲取極其有限的速度提升，以便滿(mǎn)足不斷增加的產(chǎn)品需求。

LabVIEW和PXI利用多核處理器，以便不斷提升測試速度以滿(mǎn)足行業(yè)趨勢(圖6)。與傳統射頻測試設備不同，傳統的射頻測試設備相對于市場(chǎng)上最新最快的測試設備而言，速度只能越來(lái)越慢，多核處理器為使測試系統跟上潮流的發(fā)展提供了一個(gè)途徑，隨著(zhù)多核技術(shù)的發(fā)展，其速度將變得更快。

圖6:NI LabVIEW與PXI為并行測試提供了高性能可擴展的模型。

使用PXI測試下一代設備

利用NI PXIe-5663和PXIe-5673的速度和靈活性，PXI射頻平臺能夠滿(mǎn)足大多數現代與下一代射頻設備所提出的測試與設計挑戰的需求?，F在您擁有了一個(gè)可擴展、用戶(hù)定義、可升級的平臺，能夠與現代技術(shù)同步，并且處理速度隨著(zhù)時(shí)間推移將變得更快，從而確保了系統的使用壽命、保護了資本投資。