現(xiàn)代的無線設(shè)備比以往任何時候涉及的通信標(biāo)準(zhǔn)都更多。在本白皮書中，了解如何使用靈活的PXI硬件和軟件平臺如何幫助您在同樣的平臺上對多個無線標(biāo)準(zhǔn)進行測試。

“我并不認(rèn)為我所發(fā)現(xiàn)的無線電波將來會有任何實際應(yīng)用?！薄狧einrich Rudolf Hertz (1857?1894)

要預(yù)測技術(shù)的未來發(fā)展趨勢和用戶使用技術(shù)的方法是件十分困難的事情。在70年代有誰能夠想象無線設(shè)備或者說無線技術(shù)今天會變得那么普遍，現(xiàn)在每年有超過10億臺手機被制造出來。隨著更多用戶在每天的日常生活中開始使用無線技術(shù)，消費者正在獲益。然而，設(shè)備制造商為了將許多應(yīng)用集成到一個無線設(shè)備上做了許多努力，同時這個設(shè)備還需要支持多種無線標(biāo)準(zhǔn)(圖1)。無線性能日益增長的胃口對測試設(shè)備制造商提出了一個挑戰(zhàn)，它們需要開發(fā)產(chǎn)品用來在同一個測試平臺上處理所有的功能需求。這使得開發(fā)新型的現(xiàn)代化儀器以便滿足這些變化的需求成為當(dāng)務(wù)之急。

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圖1:無線標(biāo)準(zhǔn)的種類不斷以更快地速度增加。

超越傳統(tǒng)的射頻儀器

消費者會不斷對無線設(shè)備提出新功能或增強性能的要求。隨著對這些產(chǎn)品需求的不斷增加，制造測試時間會不斷趨近于零，而功能測試時間則趨近于無窮大(圖2)。隨著具有無線功能設(shè)備數(shù)量的不斷增加，為了滿足需求增加的負(fù)擔(dān)就落在了生產(chǎn)線上，體現(xiàn)在要求更高的測試速度和更多樣的功能測試。

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測試時間、測試數(shù)量、測試時間、需求

圖2:制造測試時間將趨近于零，而測試數(shù)量將趨近于無窮大。

解決現(xiàn)代與下一代無線設(shè)備測試需求的最佳途徑是建立能夠隨著未來需求而不斷擴展的平臺。NI PXI射頻平臺是一個基于NI LabVIEW軟件和PXI硬件的真正用戶自定義的射頻平臺。利用PXI Express的帶寬和多核處理器的并行處理能力，測試系統(tǒng)的速度隨著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(tǒng)儀器的性能提高，隨著多核技術(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)生器通過使用PXI Express提供高達6.6 GHz的測量功能，進一步增強了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的瞬時帶寬。在與新型的NI PXIe-1075 18槽機箱一起使用時，PCI Express通道連接到每個槽位，提供高達每個槽位1 GB/s的帶寬和高達4 GB/s的總系統(tǒng)帶寬，從而可以在PXI平臺上實現(xiàn)高速射頻測試。

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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，是高速射頻與無線自動化測試環(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)生器完成多種常見的射頻測量，其速度比傳統(tǒng)的儀器明顯更快。舉例而言，這些射頻模塊化儀器能夠?qū)崿F(xiàn)一系列WCDMA測量，其速度是傳統(tǒng)儀器的四倍以上；一些個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，射頻測量時間會繼續(xù)縮短，而無需對射頻儀器或LabVIEW程序進行任何修改。這就確保了最高的測量性能、延長了系統(tǒng)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(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)和模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)為信號發(fā)生和數(shù)字化提供了卓越的動態(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陣列(FPGA)手動調(diào)節(jié)增益平衡偏差、IQ偏移以及象限偏差。將這些參數(shù)為某一頻率進行優(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(zhǔn)確地測量調(diào)制信號。例如，

由于這些新型產(chǎn)品是基于PXI的，您就能夠在同一個平臺中測試多個射頻和無線標(biāo)準(zhǔn)，并且從較大的速度優(yōu)勢獲益，同時能夠獲得PXI平臺的內(nèi)在可升級性。無論您是測試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(fù)用(MIMO-OFDM)，這些PXI產(chǎn)品都能夠進行擴展?jié)M足這些復(fù)雜的需求。

舉例來說，許多最新的技術(shù)都將MIMO-OFDM作為核心引擎。傳統(tǒng)的儀器設(shè)法達到2x2、4x4或是更多的MIMO解決方案，將多個系統(tǒng)通過菊花鏈連接在一起。這樣導(dǎo)致多許多不便；例如，系統(tǒng)尺寸較大，由于存在未使用系統(tǒng)的重復(fù)部件增加了成本(例如多個本地振蕩器或LO)，無法在一個較小的時間窗口內(nèi)有效地同時觸發(fā)多個系統(tǒng)。

PXI平臺能夠解決這些問題。首先，每個模塊都共享常見的系統(tǒng)背板。此外，通過星型觸發(fā)，您可以在1納秒的窗口內(nèi)觸發(fā)每個模塊，從而可以在模塊之間進行緊密的同步(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，可以在一個便攜式的機箱內(nèi)容納多個MIMO配置。

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100 MHz差分時鐘、星型觸發(fā)

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10 MHz時鐘、PXI Express系統(tǒng)控制器、PXI Express系統(tǒng)定時槽、同步控制

PXI Express混和外部設(shè)備、PXI外部設(shè)備、差分星型觸發(fā)器

PXI觸發(fā)總線(8個TTL觸發(fā)器)

圖4:PXI的星型觸發(fā)器提供模塊間1納秒的緊密同步。

軟件定義并且用戶定義的平臺

現(xiàn)代許多客戶都在對廠商為市場提供測量功能的傳統(tǒng)方法提出了置疑，傳統(tǒng)的測量功能要進入市場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(dāng)在標(biāo)準(zhǔn)化之前使用某個技術(shù)或是在對下一代系統(tǒng)進行原型開發(fā)時，這樣的方式將阻礙開發(fā)的速度。

對于這個困難的一種解決方法是使用基于軟件的體系結(jié)構(gòu)開發(fā)當(dāng)前于市場上并沒有的功能。這種功能可以超越最先進的測試設(shè)備的功能，使您在與使用傳統(tǒng)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”這個術(shù)語有許多內(nèi)涵，如果只是廠商宣稱使用了基于軟件定義的體系結(jié)構(gòu)，并不意味著就可以直接使用這種設(shè)計或者從這種設(shè)計中獲益。舉例而言，如果您無法開發(fā)算法，并將它們嵌入到儀器中，或者創(chuàng)建現(xiàn)在無法使用的功能，那么軟件定義是對于儀器制造商而言的一個優(yōu)點，而不是作為終端用戶的您。

真正開放式的軟件定義的平臺對于使用現(xiàn)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(quán)限和能力，當(dāng)然，這也就要求進行開發(fā)的工程師具備更加深厚的技術(shù)背景。許多工程師現(xiàn)在希望得到一個用戶定義的體系結(jié)構(gòu)以便在同一個平臺上對軟件和硬件進行定制，在研發(fā)和制造線上使用相同的系統(tǒng)。這給了工程師在需要的時候為測試系統(tǒng)添加硬件的能力。

舉例而言，NI客戶使用NI LabVIEW軟件和PXI硬件實現(xiàn)純用戶定制的解決方案。LabVIEW作為一個實際的開放式軟件平臺幫助您對軟件進行定制，滿足您的需求，而不需要依賴儀器廠商解決這些問題。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多種測量專用模塊，從直流測量直至26.5 GHz，來自于超過70家廠商(圖5)。如果這些仍然無法滿足您的需求，可以根據(jù)PXI系統(tǒng)聯(lián)盟規(guī)范開發(fā)PXI模塊。這樣就開辟了無限的可能性和功能，提供給您能夠滿足需要的測試系統(tǒng)靈活性。

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圖5:超過70家廠商制造超過1500家用于PXI的測量專用模塊。

隨著時間的推移維護性能

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

如果購買量比較大，或是需要使用設(shè)備幾年，那么這個情況就會變得更為重要。舉例而言，對于整條制造線而言，每隔五年到七年用于購買射頻設(shè)備的成本會達到數(shù)百萬美元。一旦為制造線購買了設(shè)備，就被限制在幾年之內(nèi)必須利用現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)性能。對于新的購買而言，最新測試性能能夠可以體現(xiàn)最新的科技成果。但是隨著時間的推移，測試速度會不斷落后于進步的技術(shù)，這就要求制造工程師千方百計的從傳統(tǒng)的平臺中獲取極其有限的速度提升，以便滿足不斷增加的產(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足行業(yè)趨勢(圖6)。與傳統(tǒng)射頻測試設(shè)備不同，傳統(tǒng)的射頻測試設(shè)備相對于市場上最新最快的測試設(shè)備而言，速度只能越來越慢，多核處理器為使測試系統(tǒng)跟上潮流的發(fā)展提供了一個途徑，隨著多核技術(shù)的發(fā)展，其速度將變得更快。

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并發(fā)數(shù)據(jù)傳輸(PXI Express)、NI TestStand、NI LabVIEW、并發(fā)測試與并行程序執(zhí)行(多線程軟件)

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操作系統(tǒng)、并發(fā)處理(多核)、處理器1、處理器2、被測單元的并發(fā)測試

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(shè)備

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