何为矢量信号收发仪(VST)?

2015-04-10 10:44:56   来源:iianews   

关键字: 矢量信号收发仪  VST

        在过去的几十年里,软件定义的射频测试系统架构已经成为主流。如今,几乎所有商业现成的(COTS)自动化射频测试系统都使用应用软件通过总线接口与仪器进行通信。射频应用变得越来越为复杂,工程师们正面临增强功能性且不增加测量次数与成本的两难。尽管在测试测量算法、总线速度和CPU速度上的提高减少了测试次数,但仍需要进一步改善以应对不断复杂化的射频测试应用。
        在商用现成的射频测试仪器中增加现场可编程门阵列(FPGA)的使用,可以满足对于速度和灵活性的需求。在高层中,FPGA是可编程的硅芯片,可以通过软件开发环境的配置来实现自定义硬件功能。虽然在射频仪器中使用FPGA是一个很好的创举,但通常这些FPGA密闭且功能固定,只能用于特定的目的,允许自定制的范围很小。这正体现了用户可编程的FPGA相较于封闭、固定特性FPGA的显著优势。借助于用户可编程的FPGA,您可以自定制射频仪器直至管脚,让它能够满足您的特定应用需求。
        矢量信号收发仪(VST)是一类全新的仪器,它结合了矢量信号分析仪(VSA)、矢量信号发生器(VSG)与基于FPGA的实时信号处理和控制。NI的全球首台VST还拥有用户可编程FPGA,它允许自定义算法直接用于仪器的硬件设计。这种软件设计的方法让VST拥有了软件定义无线电(SDR)架构的灵活性以及射频仪器的高性能。图1(下图)展现了传统射频仪器和VST软件设计方法之间的差异。

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图1. VST软件设计方法与传统方法的对比。

NI VST: 基于LabVIEW FPGA和NI RIO构架
        NI LabVIEW FPGA模块扩展了LabVIEW系统设计软件,以便在NI可重配置I / O(RIO)硬件上应用FPGA,NI VST便是其中之一。由于LabVIEW能够清楚地表现并行架构和数据流,非常适用于FPGA程序的编写,所以用户不论有没有传统FPGA设计的经验都能高效运用可重新配置硬件的功能。作为系统设计软件,LabVIEW能够混合处理FPGA和微处理器(在PC环境中)上的数据,因而用户无需拥有渊博的计算架构和数据处理知识即可实现 ,这点对于现代通信测试系统的装配尤其重要。
        NI VST软件基于强大的LabVIEW FPGA与NI RIO架构,并拥有众多针对客户应用的初始功能,包括应用IP、参考设计、范例和LabVIEW范例项目。这些初始功能包含了所有默认的LabVIEW FPGA特性和预构建的FPGA位文件,以帮助用户快速上手。若没有这些现成的功能,以及高效的LabVIEW、精心设计的应用/固件架构,VST软件设计的特性将会是各类用户不小的挑战,因此正是这些特性将前所未有的高水平定制带向了高端仪器。
改进传统射频测试
        NI VST不仅具备快速的测量速度和小巧的生产测试仪器组成结构,同时还拥有研发级箱型仪器的灵活性和高性能。VST因此可以用来测试各种标准,如802.11ac,5.8 GHz下其误差矢量幅度(EVM)优于-45 dB(0.5%)。此外,传输、接收、基带I/ Q以及数字输入输出都拥有共同的用户可编程FPGA,使得VST远远优于传统的箱型仪器。
        数据压缩就是一个典型的例子,截取、信道化、平均以及其它自定义算法允许FPGA执行计算强度大的任务。通过减少必要的数据吞吐量和主机上的处理负载,可缩短测量时间且增加平均,给予用户更大的测量信心。其它基于FPGA、用户定义的算法的范例还包括自定制触发、FFT发动机、噪音校正、内联滤波、变时滞、功率级伺服等等。
        软件设计仪器,如VST,还可以缩小设计和测试之间的差异,让测试工程师可在设计完成之前集成或验证设计的各个方面,同时允许设计工程师使用仪器级硬件,将他们的算法原型化并在设计早期流程中评估设计。
范例: 基于FPGA的DUT控制和测试序列
        除了射频接收器和发送器的基带I/Q数据,PXI VST还具有高速数字I / O,可直接连接到用户可编程的FPGA。这使用户能够执行自定制数字协议,控制待测设备(DUT),大幅减少测试次数。查看图2中的范例。 除此之外,测试序列可在FPGA上执行,允许DUT通过实时测试改变状态和序列。

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图 2. VST灵活的数字I / O功能可以控制射频收发器的状态。

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编辑:什么鱼
本文引用地址: http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2015/0410/article_11345.html
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