基于开放的软件平台和模块化硬件,构建创新型射频和微波测量仪器.doc
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自动发卡平台www.770pay.comiyd如果您是一名电子设备测量或自动化测试工程师,那您毋庸置疑地需要进行或在将来进行射频和微波测量。中国论文网撇开高频测量理论不谈,行业中的种种挑战很快就会将无线测量在最新设备上的优势磨灭。首先,从设备成本考虑,射频/微波儀器很容易成为测试测量系统中最昂贵的部分。并且如果设备未经优化,测试时间会变得相当长。其次,诸如LTE、801.11ac、蓝牙标准之类的行业标准变化很快,需要不断的及时学习,而且新的标准有增无减,使得总的测试耗时不断增加。最后,传统测试儀器商大批量地开发单边协议或限制性协议的儀器,因此即便使用最完美的系统构架,都会存在不连续性。这就需要为射频微波儀器寻找更加开放的软件平台和更加模块化的硬件平台。为了满足这一要求,美国国家儀器将PXI硬件平台和NILabVIEW系统设计软件完美结合,创建了不同于以往的新型解决方案。公司还结合了例如多核微处理器、可编程FPGA、PCIExpress硬件平台和系统设计软件等其他先进技术,来满足未来高频测试测量应用所需的灵活性和可扩展性。频谱分析儀案例分析为了帮助理解变化的过程,我们以传统频谱分析儀和其固定、低效的构架为例。传统的频谱分析儀使用调谐扫频的方法来完成频谱测量:本振经过描频,产生的中频信号再通过模拟分辨率带宽(RBW)进行滤波。但这样的方式不仅耗时,也缺乏灵活性。测试工程师可能会考虑的一个问题是如何提高频谱测试速度,这完全取决于本振的扫频速度(见图1)。我们几乎不用去考虑数据传送给PC分析或者数据记录的过程所产生的速度影响,因为相对于通过LAN或者GPIB控制儀器所产生的毫秒级延时,射频的测量工作通常会花费更加多的时间(数十到数百毫秒)。所以你无须考虑通过通信总线来提高速度,在这样的测试架构中这点并无作用。传统意义上来说,如果你想让你的频谱分析儀兼具各种行业标准,你得去找你的供应商。如果你继续采用这种方法,你将不断购买其他不同的分析儀来测试新的标准。现在,大部分的射频信号分析儀,例如NIPXI射频信号分析儀,都会采取数字化的技术方案。相比传统的调谐扫频分析儀,数字射频信号分析儀的频谱测量速度有了巨人的提升。随着越来越多的儀器进入到数字化领域,摩尔定律在软件架构和处理能力上所产生的效应能够大幅提高测试速度和测试灵活性。不同于传统频谱分析儀,数字信号分析儀的测量速度往往受限于内部的元器件的性能,例如:数字预处理模块(FPGA上的数字下变频器DDC),数据传输总线(PCIExpress),处理引擎(多核中央处理器),和信号处理算法(已通过LabVIEW为多核处理器优化)。大多数较新的频谱分析儀和PXI儀器具有相似的构架,但必须注意一些主要的区别。除了一些需要将结果远程传送到主控PC上的自动测试儀器外,大部分传统儀器就如同PXI一样,是基于PC的。另外,PXI的一个主要的特点是,用户可以自主选择处理器,这将对测试速度产生巨大的影响。由此,以通过简单的更换控制器,你就可以经常地提升PXI系统的测量速度。而最新几代的PXI射频儀器则采用了可编程FPGA来进行信号处理,使用户可以在FPGA和CPU之间进一步地优化定点和浮点算法。这些额外的用户可编程(至少是用户可用型)的组件,包括CPU、FPGA、数据总线和信号处理算法,都将是创新型射频和微波儀器架构的核心组件。创新型射频系统中的关键元素1模块化微处理器射频测量的大部分处理时间都会花费在CPU时钟周期上。这其中的运算是相当复杂的,所以对一些诸如误差矢量幅度(EVM)和邻信道泄露比(ACLR)之类的测量,拥有一个高性能的处理器显得尤为重要。因此,一个模块化的测量儀器和模块化的计算引擎(PC)能够使你的测试系统始终运用最先进的技术,这远比一个只能使用最开始购买的CPU,装在固定功能的盒子里的系统要强大很多。这就如同数十年来PC上的任务处理速度飞速进步一样,实际上是摩尔定律在射频测量上的一种体现。2可编程FPGA许多射频算法都是为儀器数据流内部的计算工作而量身定做的。数字上变频,数字下变频和分数重采样,这些一些例子,证明FPGA对于达到高效率测试是必不可少的。因为测试系统的信号处理需求可能随着新的行业标准而不断改变,改进算法,或改成DUT特制方案,修改儀器内部FPGA代码的能力,这些都将帮助测试系统工程师不断进步。可编程FPGA对于转发器系统来说非常重要,它要求在接收到信息后,立即发出指令,在非常短的时间内做出响应。例如RFID标签之类的测试设备对这些闭环响应时间的要求十分之高,不过通过在数据流和核心儀器架构中直接对FPGA进行编程,可以为测试工程师提供多种方案来提高响应速对于那些对协议要求很高的系统也同样如此,要求必须使用异步串行协议通信进行测试。通过将协议细则写入F