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使用NI PXI、labview 降低FM 傳輸器特性描述作業(yè)的成本與時(shí)間
概述：NI PXI儀器可降低量測(cè)成本與時(shí)間，同時(shí)提高量測(cè)品質(zhì)，確實(shí)滿足我們提升特性描述作業(yè)(Characterization)的需要。

應(yīng)用
此特殊應(yīng)用主要是針對(duì)德州儀器(TI) 的RFIC 晶片，測(cè)試其FM 傳輸器的部分。此晶片的功能類似汽車的FM 無(wú)線電傳輸器，而我們所需量測(cè)的多項(xiàng)輸出特性參數(shù)包含：
? 訊噪比(SNR)
? 無(wú)雜波干擾動(dòng)態(tài)范圍(SFDR)
? 總諧波失真(THD)
? 總諧波失真加上雜訊(THD+N)
? 混附訊號(hào)(Spur) 大功率
? 混附訊號(hào)高頻率
? 帶內(nèi)功率
? 峰值強(qiáng)度
當(dāng)選擇PXI 系統(tǒng)時(shí)，我們需要快速、位、高成本效益，且可提供所需效能的平臺(tái)。為了驗(yàn)證并未犧牲任何效能，我們完整比較了PXI 與現(xiàn)有測(cè)試平臺(tái)的量測(cè)結(jié)果?，F(xiàn)有平臺(tái)使用多款傳統(tǒng)儀器，分別來(lái)自于Audio Precision、Rohde & Schwarz，還有其他制造商。后得到類似的量測(cè)效能，且PXI 達(dá)到較短的量測(cè)時(shí)間與較佳的傳輸量。
整合PXI 與現(xiàn)有系統(tǒng)
我們所比較的2款平臺(tái)為：(1) NI PXI系統(tǒng)，由1組NI PXI機(jī)箱搭配1組NI PXIe-5663向量訊號(hào)分析器、NI PXI-4461數(shù)位類比轉(zhuǎn)換器(DAC)、NI PXI-2596多工器，與NI USB-5680功率計(jì)；(2)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試系統(tǒng)則有1組Audio Precision訊號(hào)產(chǎn)生器、1組Rhode & Schwarz RF訊號(hào)分析器，與1組電腦。
我們使用可相容的測(cè)試方式，即產(chǎn)生1 kHz音調(diào)至IC音訊輸入。我們接著使用RF訊號(hào)分析器與功率計(jì)，量測(cè)RF輸出的功率；另透過(guò)NI LabVIEW軟體解調(diào)FM訊號(hào)。在解調(diào)FM訊號(hào)之后，我們于解調(diào)后的1 kHz音調(diào)上執(zhí)行額外量測(cè)，如THD與SFDR作業(yè)。下圖則為2種平臺(tái)的設(shè)定：


圖1. 比較測(cè)試系統(tǒng)所使用的儀器，包含Audio Precision、Rohde & Schwarz，還有其他機(jī)架堆疊式的量測(cè)設(shè)備。
結(jié)果
在完整評(píng)估PXI 與現(xiàn)有的解決方案之后，我們發(fā)現(xiàn)NI PXI 平臺(tái)可縮短約6 倍的測(cè)試時(shí)間。標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)的全通道掃瞄作業(yè)需耗時(shí)將近7 個(gè)小時(shí)；而PXI 平臺(tái)僅需76 分鐘的測(cè)試時(shí)間。此外，標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)需耗時(shí)76 秒才能完成單一通道的取樣作業(yè)；PXI 僅需14 秒即可。圖2 比較了此2 款測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試時(shí)間：

圖2. 測(cè)試時(shí)間比較
根據(jù)多重SNR 頻譜測(cè)試，NI PXI 平臺(tái)的量測(cè)傳輸量遠(yuǎn)超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)，且保有所需的度(標(biāo)準(zhǔn)差)。而此2 款平臺(tái)之間產(chǎn)生0.6 dB 的SNR 差異，則是肇因于標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)的已知分窗(Windowing) 問(wèn)題。PXI 讓我們不需分窗亦可存取資料，進(jìn)而免除了此問(wèn)題。
商業(yè)上的優(yōu)勢(shì)
NI PXI 平臺(tái)確實(shí)為高成本效益且長(zhǎng)時(shí)間的RF 測(cè)試平臺(tái)解決方案。標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)約需$85,000 美元；但NI PXI 平臺(tái)卻大幅下降為$43,000 美元，已省下50% 的系統(tǒng)成本。此外，標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試系統(tǒng)關(guān)機(jī)6 個(gè)星期，將整組設(shè)備送至國(guó)外進(jìn)行校準(zhǔn)。PXI 平臺(tái)僅需1 個(gè)星期即可校準(zhǔn)完畢，大幅縮短工作站的關(guān)機(jī)時(shí)間。透過(guò)PXI 平臺(tái)與LabVIEW，我們縮短測(cè)試時(shí)間、加快上市流程、省下設(shè)備資本，卻更提高了量測(cè)品質(zhì)。

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使用NI PXI和LabVIEW縮短射頻功率放大器的特征化時(shí)間
概述：使用NI LabVIEW軟件和NI PXI模塊化儀器開發(fā)功率放大器特征化系統(tǒng)，讓我們?cè)跍p小資產(chǎn)設(shè)備成本、功率消耗和物理空間的同時(shí)，將測(cè)試吞吐量提高了10倍。

現(xiàn)有功率放大器特征化技術(shù)的挑戰(zhàn)
盡管無(wú)線射頻功率放大器主要被設(shè)計(jì)在單頻帶單模式下工作，現(xiàn)代的功率放大器要滿足更為多樣化的需求。實(shí)際上，現(xiàn)代功率放大器的設(shè)計(jì)可以工作在八個(gè)或更多頻帶下，并且能夠用于包括GSM、EDGE、WCDMA、HSPA+、LTE等多種調(diào)制類型。
我們需要在多種頻率、電壓電平、溫度和功率范圍下測(cè)試日益復(fù)雜的組件。一個(gè)典型組件完整的特征化過(guò)程需要大約30,000到40,000行數(shù)據(jù)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行完全測(cè)試。使用傳統(tǒng)的機(jī)架射頻測(cè)試設(shè)備，每行數(shù)據(jù)大約需要10集，這樣每個(gè)立組件需要超過(guò)110小時(shí)進(jìn)行測(cè)試。
設(shè)計(jì)替代的PXI測(cè)試系統(tǒng)
為解決縮短射頻組件特征化測(cè)試時(shí)間的挑戰(zhàn)，我們基于NI PXI、LabVIEW和NI TestStand，開發(fā)了功率放大器特征化測(cè)試系統(tǒng)。我們的功率放大器測(cè)試臺(tái)包含以下儀器：
? NI PXIe-5673 6.6 GHz矢量信號(hào)發(fā)生器
? NI PXIe-5663 6.6 GHz矢量信號(hào)分析儀
? NI PXI-5691 8 GHz可編程射頻放大器
? NI PXIe-5122 100 MS/s高速數(shù)字化儀
? NI PXI-2596雙6x1 26 GHz多路復(fù)用器
? 100 Mbit/s數(shù)字I/O模塊
? 傳統(tǒng)機(jī)架頻譜分析儀
? 外置功率計(jì)、電源
? LabVIEW
? NI TestStand
? NI GSM/EDGE測(cè)量套件
? 用于WCDMA/HSPA+的NI測(cè)量套件
我們使用LabVIEW軟件更新了現(xiàn)有的測(cè)試計(jì)劃，在NI PXI測(cè)試臺(tái)上完成相同的測(cè)量序列。由于在PXI測(cè)試系統(tǒng)上的測(cè)量速度更快，我們配置特征化序列盡可能使用PXI測(cè)試臺(tái)，僅在需要的時(shí)候才使用傳統(tǒng)的機(jī)架儀器。
NI PXI的優(yōu)點(diǎn)
決定使用PXI的主要原因是能夠在不犧牲測(cè)量精度的情況下實(shí)現(xiàn)更高的測(cè)量速度。通常，在之前射頻放大器測(cè)試臺(tái)上，射頻測(cè)量所需的時(shí)間占了整個(gè)特征化時(shí)間的絕大部分。PXI利用高速數(shù)據(jù)總線、多核CPU和并行測(cè)量算法實(shí)現(xiàn)了盡可能快的測(cè)試速度。此外，NI GSM/EDGE測(cè)量套件和用于WCDMA/HSPA+的NI測(cè)量套件使用合成測(cè)量，所有測(cè)量可以使用一組I/Q數(shù)據(jù)完成。我們使用這些工具包能夠測(cè)量例如增益、效率、平整度、ACP、ACLR、EVM和PVT等功率放大器特征。
使用PXI得到的結(jié)果
通過(guò)使用PXI完成功率放大器測(cè)試臺(tái)的大部分測(cè)量，我們將功率放大器特征化時(shí)間從兩周縮短為大約24小時(shí)。此外，我們?cè)诿總€(gè)GSM、EDGE和WCDMA測(cè)量測(cè)試中都觀察到了測(cè)量時(shí)間的顯著改進(jìn)。表1 比較了傳統(tǒng)測(cè)試臺(tái)和PXI測(cè)試臺(tái)的測(cè)量時(shí)間和速度提升。

傳統(tǒng)測(cè)試臺(tái)測(cè)試時(shí)間（s） PXI測(cè)試時(shí)間（s） 速度提升
GSM測(cè)試 6 1.1 6倍
EDGE測(cè)試 14 1.1 14倍
WCDMA測(cè)試 9 1.1 9倍
在單個(gè)測(cè)量序列中，PXI測(cè)試臺(tái)完成快了6至11倍。時(shí)間是基于100幀的測(cè)量得到的。
結(jié)論
因?yàn)槲覀兪褂昧薔I PXI模塊化儀器，在無(wú)需犧牲測(cè)量精度的前提下顯著縮短了射頻功率放大器的特征化時(shí)間。我們以比原來(lái)傳統(tǒng)儀器解決方案相同或更低的成本，構(gòu)建了全新的PXI測(cè)試系統(tǒng)。我們還預(yù)期會(huì)在未來(lái)的測(cè)試系統(tǒng)中使用NI PXI。

使用PXI、LabVIEW 與DIAdem，為類比轉(zhuǎn)數(shù)位轉(zhuǎn)換器進(jìn)行自動(dòng)化特性描述
概述：建立以PXI元件架構(gòu)的量測(cè)系統(tǒng)，可以執(zhí)行各種量測(cè)，包含積分非線性(INL)、微分非線性(DNL)、訊號(hào)-雜訊-失真比(SINAD)，為奧地利微電子公司的標(biāo)準(zhǔn)線性(SLI)產(chǎn)品線的ADC進(jìn)行特性描述。

ADC 的特性描述
我們的ADC 標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品組合內(nèi)含10 位元與12 位元的轉(zhuǎn)換器，能以極低的耗電量與高400 kS/s 的速度進(jìn)行取樣。

圖1：ADC 輸入與輸出訊號(hào)的一般描述
每個(gè)產(chǎn)品都使用串聯(lián)或并聯(lián)的方式與微控制器進(jìn)行數(shù)位連結(jié)。我們的ADC 擁有單端點(diǎn)(Single-ended) 與真差動(dòng)(True-differential) 產(chǎn)品，多可達(dá)8 通道。

圖2：ADC一般會(huì)要求 I2C 這種簡(jiǎn)單的控制匯流排，擁有各種的取樣率與電流率。


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