利用PXI平台快速构建下一代射频测试系统

跟随摩尔定律，今天的测试测量仪器也要顺应各类多核运算、混合通信、多媒体影音或精密光学等模拟数字技术规范的测试需求与挑战，同时还要有效缩短测试时程并降低测试成本。作为由PXI系统联盟所管理的开放式的工业标准，PXI是一种坚固的基于CompactPCI技术的测试、测量和控制平台。其开放式构架、灵活性的PC 技术以及它的成本优势为测量和自动化行业带来一场变革。

自1997年PXI规范完成开发以来，如今已经有超过70家生产商支持，提供了超过1500款PXI产品。PXI已经成为当今测试、测量和自动化应用的标准平台，其应用也涉及各行各业诸多领域。随着PXI市场不断壮大，其份额正在超过传统仪器。市场研究公司Frost & Sullivan预测，到2017年，PXI市场规模有望于达到10亿美元。“PXI平台是目前在量测领域方面成长最快的一个业界标准。”NI测试与嵌入式系统营销副总裁Eric Starkloff在2011年度“NIDays全球图形化系统设计盛会”中国站谈到，通过软件自定义的方式，可以在PXI模块化平台上进行多种测试。PXI的模块化架构也可以使测试系统体积更为紧凑，从而降低了系统成本。

射频和无线通信系统的快速设计周期和日益增加的复杂度要求设计和测试之间实现更好地整合。利用多核处理器和PCI Express总线等工业标准PC技术，可大幅缩短测试时间。借助软件自定义的仪器，可通过1个系统测试多个无线标准。基于PXI平台，用户可以根据不同的测试信号选择不同的模块，并且可以以PXI为中心连接基于其它总线的设备和仪器，快速构建完整的射频测试系统。

NI PXI平台持续创新

为帮助工程师更好地应对挑战，加速从设计到测试的过程，NI提供模块化、软件自定义RF仪器，灵活的模块化测试架构可快速适应行业标准的变化，支持多样的无线通信标准，帮助用户设计并测试无线设备。NI平台可适于多种射频与微波应用，包括微波应用、自动化测试、RFIC、信号智能、军用通信和移动设备。此外，NI还提供丰富的软件工具包，可支持包括LTE、GSM/EDGE、WCDMA、WLAN、WiMAX、ZigBee和蓝牙等各种RF标准。

通过持续创新PXI模块化仪器，NI不断为工程师提供快速、高效和准确的测试和测量解决方案。2011年3月NI推出了全新3.6GHz RF矢量信号分析仪（VSA）NI PXIe-5665，将PXI RF测试性能扩展至14GHz。“该产品性价比高且RF性能为同类产品中最佳；其相位噪声、平均噪声水平、幅值精度和动态范围等规格均为业界领先。”Eric Starkloff介绍，PXIe-5665基于PXI Express总线，便于利用P2P数据流进行直接的点对点数据传输和协处理；具有灵活的MIMO架构，可用于相位相干测量；相比传统机架式仪器，PXIe-5665的测量速度至少快五倍。

2011年10月NI发布了完整的基于PXI平台的解决方案，用于RF功率放大器(PA)验证和生产测试。基于NI PXI平台的PA测试解决方案集成了多种混合信号的高性能仪器，以符合验证测试和生产环境中的快速、精确的PA测试的要求。最新NI PXI仪器包括：NI PXIe-5665 14 GHz矢量信号分析仪、NI PXIe-6556数字参数测量单元（PPMU）、NI PXIe-4154电池仿真器以及NI PXIe-5186 12.5 GS/s, 5 GHz数字化仪。

“借助这些基于PXI的模块化仪器，工程师可以实现各种PA测试和测量，诸如PVT、EVM、相邻信道泄漏比（ACLR）、电流泄漏、谐波和开路-短路测试等。”Starkloff表示，该解决方案是NI PXI平台的又一成功应用。目前NI PXI平台可提供超过450种不同的模块，几乎可应对所有工程挑战。

为进一步扩展在射频与微波领域的产品范围，2011年NI收购了Phase Matrix (PMI)公司和高频EDA工具供应商AWR。“PMI将帮助NI加速面向研发和生产测试应用领域的高性能射频和无线技术的开发过程。”NI创始人兼 CEO James Truchard博士表示，“对AWR的收购则使NI的平台扩展到射频设计领域，并补充了我们在射频设计流程中进行测量的能力。”将AWR公司的通信系统设计软件Visual System Simulator与NI的图形化编程软件环境LabVIEW以及测试测量仪器结合在一起，共同作为RF开发的互补性方案，可加速从设计到生产测试的整个周期，包括功率放大器的设计和测试，满足日益复杂的无线通信设计需求。

PXI射频测试解决方案

随着业界对测量速度的要求日益提高，而且越来越多的应用中涉及到RF测量，并对RF测试性能和精确度的要求越来越高；凭借业内领先的测量速度和精度，以及软件定义方式带来的灵活性，基于PXI的射频平台帮助工程师应对下一代射频测试系统带来的新挑战。

例如，聚星仪器(VISN)开发完成了采用NI PXI平台RF测试模块的手机在线测试系统。此系统仅需90秒即可同时完成2部手机的全部接收和发射特性参数的测试，与原系统相比，测试效率提高6倍，并可节省最终用户测试设备投资60%。该测试系统的特点是：基于软件无线电的开放式平台，用户完全掌握原始信号和处理流程；高速的PXI 133MB/s 总线及支持完全的并行测试，手机测试成本显著降低；提供LabVIEW图形模块化编程，方便快捷；支持TestStand 测试管理软件，可以轻松地与用户现有的其他测试程序集成。此系统已获得业内客户的普遍认可，客户包括信威，Nokia，大唐电信，中国普天等。伴随着一些新兴行业的出现与发展，PXI在这些行业中也有越来越多的应用。例如在物联网产业中，上海聚星仪器公司基于NI PXI射频平台开发的RFID测试系统可以覆盖各种RFID协议的测试。

尽管无线射频功率放大器主要被设计在单频带、单模式下工作，但今天的功放要满足更加多样化的需求。为应对不断发展变化的RF功率放大器市场需求以及上市压力，工程师需要更快/成本更低的RF验证测试解决方案。今天的功率放大器设计可以工作在八个或更多频带下，并且能够用于包括GSM、EDGE、WCDMA、HSPA+、LTE等多种调制类型。由于需要在多种频率、电压电平、温度和功率范围下测试复杂的组件，一个典型组件完整的特征化过程需要大约30,000到 40,000行数据对设计进行完全测试。使用传统的机架射频测试设备，每行数据大约需要10秒收集，这样每个独立组件需要超过110小时进行测试。为应对缩短射频组件特征化测试时间的挑战，TriQuint半导体基于NI PXI平台开发出功率放大器特征化测试系统。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；通过集成可编程电源、开关模块、数字I/O等其他模块化仪器, 实现混合信号测试。

图1：NI射频应用平台拥有丰富的软件工具包。

图2：PXIe-5665的相位噪声性能,在800MHz时与某台式仪器比较。