為汽車無線電和GPS提供測試系統(tǒng)

作者： Etienne Frenette , Averna，Hans-Joachim Tepper Tepper - IAV Automotive Engineering

“如今，NI PXI 技術(shù)的高通量射頻數(shù)據(jù)流盤能力使我們在記錄回放所有使用中常見的模擬和無線信號(hào)以及各色各樣的信號(hào)損失均很有效 。”

挑戰(zhàn)

開發(fā)一個(gè)針對汽車無線電和全球定位系統(tǒng)(GPS)接收器的射頻(RF)信號(hào)測試解決方案，減少耗時(shí)且昂貴的現(xiàn)場測試，同時(shí)進(jìn)一步提高設(shè)備的質(zhì)量。

解決方案：

Averna 的工程師利用 NI PXI 產(chǎn)品高帶寬的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)完整的解決方案，記錄真實(shí)世界的射頻信號(hào)、信號(hào)損失以及環(huán)境數(shù)據(jù)，用于在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)很方便地回放;而且，為了從長遠(yuǎn)的角度提高測試效率，Averna 聯(lián)同用戶創(chuàng)建了共同的用戶參考庫。

給汽車制造商提供優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品

全球總部位于德國的 IAV 汽車工程公司是汽車工業(yè)內(nèi)全球頂尖的工程和設(shè)計(jì)服務(wù)提供商之一，為世界上最有名的汽車制造商和零配件供應(yīng)商效力，包括奧迪、賓利、寶馬、克萊斯勒、戴姆勒、福特、通用汽車、保時(shí)捷和大眾。

該公司最近為一家德國頂尖的汽車制造商測試和驗(yàn)證車載收音機(jī)和導(dǎo)航系統(tǒng)。IAV 必須在這些裝置上進(jìn)行全面的射頻信號(hào)測試，包括 AM/FM,RDS,TMC,DAB/DMB,GPS 和 HD Radio(IBOC)，并達(dá)到歐洲所有常見模擬和數(shù)字無線標(biāo)準(zhǔn)。他們利用多種函數(shù)測試各種設(shè)備模型，覆蓋多種類型的廣播節(jié)目，例如搖滾、爵士、古典和對話類節(jié)目。另外，從倫敦市中心陽光明媚的白天到法國阿爾卑斯山盤山公路上的雪夜里，這些設(shè)備必須在整個(gè)歐洲的所有環(huán)境和駕駛條件下進(jìn)行測試。為滿足客戶的嚴(yán)格技術(shù)規(guī)范，IAV 必須在成千上萬個(gè)可能的測試案例中保證一流的產(chǎn)品質(zhì)量。

尋找可再現(xiàn)和重復(fù)的測試方法

作為評估的一部分，首先在實(shí)驗(yàn)室里，IAV 用典型信號(hào)發(fā)生器進(jìn)行靜態(tài)測試和驗(yàn)證，以測量如臨界值、靈敏度和信噪比等指標(biāo)。然而，許多存在問題的射頻信號(hào)現(xiàn)象只能在動(dòng)態(tài)環(huán)境中，如行駛的車輛中才會(huì)出現(xiàn)。這些信號(hào)損失包括當(dāng)信號(hào)從城市摩天大廈反彈時(shí)產(chǎn)生的多路干擾，或者與天氣相關(guān)(霧和雨)造成的衰減和失真。數(shù)學(xué)模型和測試文件庫在模擬這些衰減時(shí)會(huì)有不足之處。

因此，IVA 每年派幾十名專業(yè)聽眾在公路上對所有可能的測試實(shí)例檢測信號(hào)毛刺。然而，因?yàn)檫@個(gè)辦法不具有重復(fù)性 —— 測試工程師每次都需要為每個(gè)特定的無線電模型和信號(hào)而奔波，該方法既費(fèi)時(shí)又昂貴。

IAV 需要集合不同對照點(diǎn)的信號(hào)數(shù)據(jù)庫，在同信號(hào)不同條件、同條件不同信號(hào)和其它組合下，以協(xié)助評估不同設(shè)備。他們需要測試方法具有可重復(fù)性，盡可能提高測試和驗(yàn)證的效率。

利用 NI PXI 的記錄回放功能

為了幫助解決這些挑戰(zhàn)，IAV 與來自 National Instruments 系統(tǒng)聯(lián)盟伙伴 Averna 公司的工程師合作。IAV 通過 Averna 射頻信號(hào)記錄回放系統(tǒng) —— 這是一個(gè)記錄真實(shí)世界信號(hào)，并且可以隨意回放的交鑰匙系統(tǒng)，用作實(shí)驗(yàn)室分析，以及全球接收機(jī)測試儀(URT)平臺(tái)的一部分。

我們利用NI PXIe-1065機(jī)箱、NI PXIe-8106 嵌入式控制器、NI PXIe-5672 矢量信號(hào)發(fā)生器和 NI PXI-5661 矢量信號(hào)分析儀創(chuàng)建記錄回放系統(tǒng)。這些關(guān)鍵技術(shù)能實(shí)現(xiàn)從射頻模塊到硬盤驅(qū)動(dòng)器高達(dá)每槽 2GB/s 的專用帶寬實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流盤，以及高性能定時(shí)和同步功能。另外，我們利用 NI LabVIEW 軟件的靈活性設(shè)計(jì)軟件組件，同時(shí)把系統(tǒng)封裝在防噪抗干擾的射頻屏蔽箱里，可用于可移動(dòng)用途。該系統(tǒng)有 DC/AC 轉(zhuǎn)換器、帶自動(dòng)增益控制(AGC)的可優(yōu)化信號(hào)采集的前置放大器系統(tǒng)和多媒體信號(hào)記錄能力。利用NI的商業(yè)現(xiàn)成組件，我們創(chuàng)建了一個(gè)交鑰匙系統(tǒng)，用戶從研發(fā)的開始階段就能使用，這些組件已經(jīng)預(yù)先安裝好，且不需要開發(fā)應(yīng)用軟件。

建立客戶射頻測試信號(hào)庫

IAV 的工程師們能攜帶由帶直流電源供電(與車載電池相連)的記錄回放系統(tǒng)，在卡車或汽車后座進(jìn)行測試。將天線連接至系統(tǒng)后，測試工程師通過一臺(tái)筆記本電腦和局域網(wǎng)訪問圖形用戶界面(GUI)，記錄動(dòng)態(tài)信號(hào)，同時(shí)控制信號(hào)的頻率、帶寬和增益。IAV 利用此方法記錄大量廣播和導(dǎo)航信號(hào)，以建立一個(gè)專有的測試文件庫，方便隨時(shí)回放。

為進(jìn)一步加強(qiáng)該文件庫，IAV 記錄廣播和 GPS 數(shù)據(jù)以分析環(huán)境背景對信號(hào)的影響。例如，IAV 能記錄當(dāng)出現(xiàn)信號(hào)損失時(shí)車輛的準(zhǔn)確位置，以及當(dāng)時(shí)的天氣和路況。因?yàn)椴恍枰M(jìn)行太多現(xiàn)場測試，通過將待測設(shè)備置于真實(shí)世界的信號(hào)和損失環(huán)境中，IAV 工程師能投入更多時(shí)間進(jìn)一步提高設(shè)備質(zhì)量。

將檢修排故簡單化

利用該記錄回放系統(tǒng)，IAV 現(xiàn)在能立即與設(shè)備制造商、零件制造商和汽車制造商分享記錄數(shù)據(jù)，因此，各方可在同樣信號(hào)、損失和環(huán)境背景下充當(dāng)車載收音機(jī)和導(dǎo)航設(shè)備的故障檢修員，共同找到問題的根源。因此，那些負(fù)責(zé)產(chǎn)品質(zhì)量的工程師，可以遠(yuǎn)程診斷設(shè)備。

“當(dāng)你與世界上最負(fù)盛名的汽車制造商打交道，質(zhì)量是最受關(guān)心的。”IAV 一測試工程師Hans Joachim Tepper 說，“NI PXI 技術(shù)的高通量射頻信號(hào)流盤能力使我們在記錄回放所有使用中常見模擬和無線信號(hào)以及各色各樣的信號(hào)損失均很有效 。Averna 的 URT 記錄回放系統(tǒng)有助于將這些性能整合在一起，并提供我們所需的可重復(fù)性，以滿足客戶嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。我們相信這個(gè)方案有助于顯著提高長期測試效率。”

抗干擾射頻屏蔽箱

基于NI PXI產(chǎn)品的高帶寬射頻信號(hào)記錄回放儀

NI PXI技術(shù)進(jìn)行高效的 GPS 信號(hào)測試