何為矢量信號收發儀(VST)
在商用現成的射頻測試儀器中增加現場可編程門陣列(FPGA)的使用,可以滿足對于速度和靈活性的需求。在高層中,FPGA是可編程的硅芯片,可以通過軟件開發環境的配置來實現自定義硬件功能。雖然在射頻儀器中使用FPGA是一個很好的創舉,但通常這些FPGA密閉且功能固定,只能用于特定的目的,允許自定制的范圍很小。這正體現了用戶可編程的FPGA相較于封閉、固定特性FPGA的顯著優勢。借助于用戶可編程的FPGA,您可以自定制射頻儀器直至管腳,讓它能夠滿足您的特定應用需求。
矢量信號收發儀(VST)是一類全新的儀器,它結合了矢量信號分析儀(VSA)、矢量信號發生器(VSG)與基于FPGA的實時信號處理和控制。NI的全球首臺VST還擁有用戶可編程FPGA,它允許自定義算法直接用于儀器的硬件設計。這種軟件設計的方法讓VST擁有了軟件定義無線電(SDR)架構的靈活性以及射頻儀器的高性能。圖1(下圖)展現了傳統射頻儀器和VST軟件設計方法之間的差異。
圖1. VST軟件設計方法與傳統方法的對比
NI LabVIEW FPGA模塊擴展了LabVIEW系統設計軟件,以便在NI可重配置I / O(RIO)硬件上應用FPGA,NI VST便是其中之一。由于LabVIEW能夠清楚地表現并行架構和數據流,非常適用于FPGA程序的編寫,所以用戶不論有沒有傳統FPGA設計的經驗都能高效運用可重新配置硬件的功能。作為系統設計軟件,LabVIEW能夠混合處理FPGA和微處理器(在PC環境中)上的數據,因而用戶無需擁有淵博的計算架構和數據處理知識即可實現 ,這點對于現代通信測試系統的裝配尤其重要。
NI VST軟件基于強大的LabVIEW FPGA與NI RIO架構,并擁有眾多針對客戶應用的初始功能,包括應用IP、參考設計、范例和LabVIEW范例項目。這些初始功能包含了所有默認的LabVIEW FPGA特性和預構建的FPGA位文件,以幫助用戶快速上手。若沒有這些現成的功能,以及高效的LabVIEW、精心設計的應用/固件架構,VST軟件設計的特性將會是各類用戶不小的挑戰,因此正是這些特性將前所未有的高水平定制帶向了高端儀器。
改進傳統射頻測試
NI VST不僅具備快速的測量速度和小巧的生產測試儀器組成結構,同時還擁有研發級箱型儀器的靈活性和高性能。VST因此可以用來測試各種標準,如802.11ac,5.8 GHz下其誤差矢量幅度(EVM)優于-45 dB(0.5%)。此外,傳輸、接收、基帶I/ Q以及數字輸入輸出都擁有共同的用戶可編程FPGA,使得VST遠遠優于傳統的箱型儀器。
數據壓縮就是一個典型的例子,截取、信道化、平均以及其它自定義算法允許FPGA執行計算強度大的任務。通過減少必要的數據吞吐量和主機上的處理負載,可縮短測量時間且增加平均,給予用戶更大的測量信心。其它基于FPGA、用戶定義的算法的范例還包括自定制觸發、FFT發動機、噪音校正、內聯濾波、變時滯、功率級伺服等等。
軟件設計儀器,如VST,還可以縮小設計和測試之間的差異,讓測試工程師可在設計完成之前集成或驗證設計的各個方面,同時允許設計工程師使用儀器級硬件,將他們的算法原型化并在設計早期流程中評估設計。
范例: 基于FPGA的DUT控制和測試序列
除了射頻接收器和發送器的基帶I/Q數據,PXI VST還具有高速數字I / O,可直接連接到用戶可編程的FPGA。這使用戶能夠執行自定制數字協議,控制待測設備(DUT),大幅減少測試次數。查看圖2中的范例。 除此之外,測試序列可在FPGA上執行,允許DUT通過實時測試改變狀態和序列。
圖 2. VST靈活的數字I / O功能可以控制射頻收發器的狀態
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