何為矢量信號收發(fā)儀(VST)?

　　在過去的幾十年里，軟件定義的射頻測試系統(tǒng)架構(gòu)已經(jīng)成為主流。如今，幾乎所有商業(yè)現(xiàn)成的(COTS)自動化射頻測試系統(tǒng)都使用應(yīng)用軟件通過總線接口與儀器進行通信。射頻應(yīng)用變得越來越為復(fù)雜，工程師們正面臨增強功能性且不增加測量次數(shù)與成本的兩難。盡管在測試測量算法、總線速度和CPU速度上的提高減少了測試次數(shù)，但仍需要進一步改善以應(yīng)對不斷復(fù)雜化的射頻測試應(yīng)用。

　　在商用現(xiàn)成的射頻測試儀器中增加現(xiàn)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(fā)環(huán)境的配置來實現(xiàn)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(chuàng)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(xiàn)了用戶可編程的FPGA相較于封閉、固定特性FPGA的顯著優(yōu)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(yīng)用需求。

　　矢量信號收發(fā)儀(VST)是一類全新的儀器，它結(jié)合了矢量信號分析儀(VSA)、矢量信號發(fā)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(shè)計。這種軟件設(shè)計的方法讓VST擁有了軟件定義無線電(SDR)架構(gòu)的靈活性以及射頻儀器的高性能。圖1(下圖)展現(xiàn)了傳統(tǒng)射頻儀器和VST軟件設(shè)計方法之間的差異。　　

 

　　NI VST: 基于LabVIEW FPGA和NI RIO構(gòu)架

　　NI LabVIEW FPGA模塊擴展了LabVIEW系統(tǒng)設(shè)計軟件，以便在NI可重配置I / O(RIO)硬件上應(yīng)用FPGA，NI VST便是其中之一。由于LabVIEW能夠清楚地表現(xiàn)并行架構(gòu)和數(shù)據(jù)流，非常適用于FPGA程序的編寫，所以用戶不論有沒有傳統(tǒng)FPGA設(shè)計的經(jīng)驗都能高效運用可重新配置硬件的功能。作為系統(tǒng)設(shè)計軟件，LabVIEW能夠混合處理FPGA和微處理器(在PC環(huán)境中)上的數(shù)據(jù)，因而用戶無需擁有淵博的計算架構(gòu)和數(shù)據(jù)處理知識即可實現(xiàn) ,這點對于現(xiàn)代通信測試系統(tǒng)的裝配尤其重要。

　　NI VST軟件基于強大的LabVIEW FPGA與NI RIO架構(gòu)，并擁有眾多針對客戶應(yīng)用的初始功能，包括應(yīng)用IP、參考設(shè)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(yù)構(gòu)建的FPGA位文件，以幫助用戶快速上手。若沒有這些現(xiàn)成的功能，以及高效的LabVIEW、精心設(shè)計的應(yīng)用/固件架構(gòu)，VST軟件設(shè)計的特性將會是各類用戶不小的挑戰(zhàn)，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(tǒng)射頻測試

　　NI VST不僅具備快速的測量速度和小巧的生產(chǎn)測試儀器組成結(jié)構(gòu)，同時還擁有研發(fā)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(yōu)于-45 dB(0.5%)。此外，傳輸、接收、基帶I/ Q以及數(shù)字輸入輸出都擁有共同的用戶可編程FPGA，使得VST遠遠優(yōu)于傳統(tǒng)的箱型儀器。

　　數(shù)據(jù)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(zhí)行計算強度大的任務(wù)。通過減少必要的數(shù)據(jù)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(fā)、FFT發(fā)動機、噪音校正、內(nèi)聯(lián)濾波、變時滯、功率級伺服等等。

　　軟件設(shè)計儀器，如VST，還可以縮小設(shè)計和測試之間的差異，讓測試工程師可在設(shè)計完成之前集成或驗證設(shè)計的各個方面，同時允許設(shè)計工程師使用儀器級硬件，將他們的算法原型化并在設(shè)計早期流程中評估設(shè)計。

　　范例： 基于FPGA的DUT控制和測試序列

　　除了射頻接收器和發(fā)送器的基帶I/Q數(shù)據(jù)，PXI VST還具有高速數(shù)字I / O，可直接連接到用戶可編程的FPGA。這使用戶能夠執(zhí)行自定制數(shù)字協(xié)議，控制待測設(shè)備(DUT)，大幅減少測試次數(shù)。查看圖2中的范例。 除此之外，測試序列可在FPGA上執(zhí)行，允許DUT通過實時測試改變狀態(tài)和序列?！　?/p>