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1、1 基于基于PXI平台灵活实现平台灵活实现 高效的射频与无线测试高效的射频与无线测试 National Instruments 2 议程议程 PXI射频平台的灵活性灵活性优势 基于PXI的射频应用开发平台组成介绍 硬件与软件 NI基于PXI的射频应用平台的其他主要特点 更高速度 更高精度 支持信号流盘与回放功能 可基于FPGA实现实时信号处理 方便集成其他模块化仪器 总结 1996 无线标准的发展无线标准的发展 20112010200920082007200620052004200320022001200019991998199720132012 802.11a/b 802.11g802.11
2、n802.11ac GSM (2G)EDGEEDGE+ WCDMA (3G)HSPAHSPA+ LTE (4ish G)LTE Advanced WiMAXMobile WiMAXWave-2 BluetoothBluetooth EDRBT HSLow- Energy Wireless Connectivity Cellular and WiMAX HSPA+ Adv 4 基于基于PXI的无线测试平台的无线测试平台灵活性灵活性 以软件为中心, 配合模块化的射频硬件 模块化的PXI硬件负责信号的上下变频和数字化 通过软件或FPGA实现编解码和调制解调的过程 可获取原始测量数据, 进行深度自定义
3、 基于软件定义的射频协议分析 第一时间测试和仿真最新的标准 实现多种无线标准的同时测试 提供多种无线工具包, “开箱即用” 通过编程可实现进一步自定义 5 基于基于PXI的射频测试平台的射频测试平台 26.5GHz矢矢量信号量信号 发发生与分析生与分析 射频开关射频开关放大器放大器/衰减器衰减器功率计功率计FPGA I/O 及协处理及协处理 多核处理多核处理 驱动驱动 LabVIEW 及射频与无线工具包及射频与无线工具包 测试管理软件测试管理软件 PXI / PXI Express 6 基于基于PXI的射频测试系统举例的射频测试系统举例 PXIe-5673E 6.6 GHz RF 矢量信号发生
4、器 PXIe-5663E 6.6 GHz RF 矢量信号分析仪 NI LTE测量套件 (LabVIEW, C/C+, etc.) PXI控制器 7 PXI模块化硬件举例模块化硬件举例 高性能矢量信号分析仪高性能矢量信号分析仪 参数参数 频率范围:20 Hz to 3.6 GHz 分析带宽: 50 MHz 平均底噪: +24 dBm(700MHz to 3.6 GHz) 相位噪声:-129 dBc/Hz (800 MHz 10kHz offset) 特性特性 RF List Mode加速扫频测试 可组成相位相干的多通道RF系统 PXIe-5665 相位噪声和底噪特性相位噪声和底噪特性 8 PXI
5、模块化硬件举例模块化硬件举例 业界首款业界首款PXI矢量网络分析仪矢量网络分析仪 参数参数 频率范围:10 MHz to 6 GHz 配置方式:T/R 参数测试(2 port, 1 path) 功率范围:-30 至+5 dBm, 设置步长0.5dB IFBW: 10 Hz - 30 kHz 精度:幅度+/-0.1 dB 相位0.1deg (典型值) 动态范围: 110 dB 扫频速度:400 s/点 其他参数:PXI Express (x1) 特性特性 同时提供API编程接口和软面板操作 可在同一机箱中同时使用8个VNA进行并行测试 PXIe-5630 9 PXI模块化硬件举例模块化硬件举例
6、多通道相位相干多通道相位相干RF测量系统测量系统 Phase-Coherent Four- Channel PXIe-5663 VSA Phase-Coherent Two- Channel PXIe-5663 VSG 通过共享本振信号使多个设备做到相位相干 通道数可扩展到4x4甚至更高 10 相位相干多通道相位相干多通道RF测量测量 PXIe-5601 PXI-5652 PXIe-5622 ADC PXIe-5601PXIe-5622 Rx0 Rx1 DDC ADCDDC 共享本振 共享时钟 11 丰富的软件工具包丰富的软件工具包 Early AccessEarly Access WCDMA
7、 & HSPA+ WiMAX WLANZigBeeGPS LTE GSM/EDGE RFID AM/FMBluetoothCDMA2000TD-SCDMA 12 软件工具包举例软件工具包举例 LTE测试工具包测试工具包 基于3GPP, release 9 交互式的软面板 提供LabVIEW, C, C+,.NET API 支持NI TestStand快速构建测 试序列 13 LTE 主要测试内容主要测试内容 UE一致性测试 3GPP TS 36.521-1 功率测量 发射功率 CCDF 调制质量 EVM (per trace, symbol, etc.) 频谱测量 频谱平坦度 频谱MASK 临
8、近信道功率(ACP) 14 议程议程 PXI射频平台的灵活性灵活性优势 基于PXI的射频应用开发平台组成介绍 硬件与软件 NI基于PXI的射频应用平台的其他主要特点 更高速度 更高精度 支持信号流盘与回放功能 可基于FPGA实现实时信号处理 方便集成其他模块化仪器 总结 15 更快的测试速度更快的测试速度 测试内容PXIe-5663E *台式仪器*速度提升 5 MHz BW: EVM and Power71 ms541 ms7.6x 10 MHz BW: EVM and Power92 ms703 ms7.7x 测试速度比较 (3GPP LTE) * All Measurements made
9、 on a single sub-frame with auto-detection turned OFF. 高速总线 + 高速处理 + 快速调谐 = 更快的测量速度 关键技术: FPGA, 多核CPU, PCI Express总线 16 案例案例: RF功率放大器件测试功率放大器件测试 挑战挑战: 适应不断发展变化的PA市场需求 更多模式 + 更多频段 = 更多测试 不断增加的快速上市压力 需要更快/成本更低的RF测试解决方案 解决方案解决方案: 将原有测试系统逐步更新到PXI平台 在相同精度要求的情况下显著缩短测试时间 “通过NI PXI, 我们可以将新器件的参数验证测试时间从过去的两 周
10、缩短到一天.” Gary Shipley, Senior Engineer 17 基于基于PXI的解决方案的解决方案 原先的测试系统原先的测试系统以以PXI为中心的混合测试系统为中心的混合测试系统 原系统测试时间原系统测试时间PXI 测试时间测试时间速度提升速度提升 GSM Test 6 sec1.1 sec6x EDGE Test 14 sec1.1 sec14x WCDMA Test 9 sec1.1 sec9x 18 不断超越的测试精度不断超越的测试精度 测试精度 测试速度 测试内容测试内容台式仪器台式仪器NI PXIe-5665差别差别 ACP (dB) WCDMA-73.7 dB-7
11、3.5 dB- 0.2 dB EVM (dB) LTE-49 dB-56 dB7 dB 测试内容测试内容台式仪器台式仪器NI PXIe-5665差别差别 WCDMA ACP Meas Time (10 avgs)422 ms94 ms1.9x LTE EVM Meas Time (5 avgs)1270 ms391 ms2.5x PXIe-5665 19 进一步提高测试精度的方法进一步提高测试精度的方法 系统校准 IF均衡 提高EVM测量精度 降低Resolution Bandwidth(RBW) 增加频率分辨率 降低DANL (Displayed Average Noise Level) 使
12、用合适的VSA板载中频滤波器 使用中频增益优化功能 根据需要使用前置放大器(PXIe-5663内置) 噪声修正 20 在在FPGA上实现高速实时处理上实现高速实时处理 举例举例: PXIe-5641R 中频收发器中频收发器 2 IF 输入and 2 IF 输出 14-bit ADCs and DACs 20 MHz 瞬时带宽 (25 MS/s I/Q) IFs from 3 to 80 MHz Xilinx Virtex-5 SX95T LabVIEW-programmable FPGA 21 案例案例: 基于基于FPGA的的RFID测试测试 第二代第二代RFID测试测试要求仿真整个通信流程
13、整个实时通讯过程要在1.8毫秒内全部完成 利用FPGA的高速实时处理能力和可自定义的板载决策 在规定的时间内，完成了应答的解调、解码、随机数提取、指令 的编码、随机数嵌入、调制的全过程 PXI-5610 RF 上变频 RFID 标签或读卡器 (DUT) FPGA 用于 基带处理 DACDUC DDCADC PXI-5600 RF 下变频 带有带有FPGA的的PXIe-5641R 22 RF信号流盘与回放信号流盘与回放 NI HDD8265支持最高12TB数据记录与回放 可用于长时间信号记录(流盘)或接收机测试(回放) PXIe-5663 RF VSA to disk 50 MHz BW (75
14、 MS/s) 300 MB/s 记录时长10小时+ PXIe-5673 RF VSG from disk 100 MHz BW (100 MS/s) 400 MB/s 回放时间8小时+ 可通过软件产生自定义波形 Internal PXIe, 200 MB/s, 1 TB HDD, 256 GB SSD NI-8260 23 RF数据记录系统通用架构数据记录系统通用架构 实时实时 信号处理信号处理 ( 非必须非必须 ) 存储存储 单向单向/定向天线阵列定向天线阵列 离线分析离线分析 高性能高性能 RF信号采集信号采集 高速数据传输高速数据传输 信号处理信号处理 (可基于可基于FPGA实现实现)
15、定时与同步定时与同步 相位相关相位相关 RF 采集采集 RF 采集采集 高速大容量高速大容量 磁盘阵列磁盘阵列 案例案例: GNSS信号记录与回放信号记录与回放 挑战挑战 记录并重复回放GNSS全球卫星定位系统信号, 实现对GNSS信号接收机的快速测试 解决方案解决方案 基于PXI RF信号分析仪, 发生器, 磁盘阵列以及NI LabVIEW软件实现 25 集成其他模块化仪器集成其他模块化仪器 构建混合信号测试等应用构建混合信号测试等应用 高速数字接口 (HSDIO) GSM IEEE 802.11g Bluetooth WCDMA 射频信号分析仪 (VSA) 音频信号分析仪 (DSA) 软件分析 (LabVIEW) 例例: 无线设备无线设备PCB测试参考架构测试参考架构 可编程直流电源 26 小结小结: 基于PXI平台构建无线测试系统的优势 软件定义、模块化带来的灵活性 同一平台实现多种协议标准测试 丰富的软件工具包支持, “开箱即用”的开发体验 高速PXIe总线和多核CPU显著提高测试速度 从DC到RF的模块化仪器便于构建混合信号测试系统 体积优势与集成性 可基于FPGA实现自定义高速信号处理 测试管理软件提供完整测试系统软件架构 更多信息, 请访问