概覽
本文討論了巔峰對決：NI 5665 與傳統(tǒng)臺式儀器對比 這一視頻中所演示的設置細節(jié)。在此演示中，比較了NI PXIe-5665與Agilent PXA的測試性能與速度。視頻并不是關于兩個儀器的技術指標對比，而是現場測試的對比。
硬件設置
在LTE和WCDMA測試中，使用了NI PXIe-5673矢量信號發(fā)生器。濾波器僅用于WCDMA信號，以盡量減少本底噪聲。在線性度測試中，使用了兩個CW信號源生成的單頻信號，并通過一個小型合并器電路進行合并。所有的信號將通過分路器分別傳給NI PXIe-5665 VSA 和Agilent PXA。
圖 1. 硬件設置和連接
此項設置確保傳輸至NI PXIe-5665 和 Agilent PXA的信號是相同的。
注意：經過分路器后，信號會略有損失。
所使用的儀器
NI PXIe-5665 14 GHz高性能矢量信號分析儀 NI PXI-2596 26.5 GHz 4x1雙RF多路復用器 NI PXIe-5673 6.6 GHz矢量信號發(fā)生器 NI PXIe-1075 18槽3U PXI Express機箱，安裝PXIe-8133嵌入式控制器 小型合并器電路 小型分路器電路 Agilent N9030A PXA信號分析儀（N9030A-513，N9030A-B40，N9030A-MPB，N9030A-P03） SMA至SMA線纜（3套） WCDMA SAW 濾波器（標稱頻率248.6 MHz） 相位矩陣快速同步模塊/NI PXIe-5652信號發(fā)生器 (2套)
圖2.硬件設置，儀器及其連接方式展示
儀器控制與數據傳輸
NI PXIe-5665放置于安裝有PXIe-8133控制器的PXIe-1075機箱內，使用PXI Express技術從儀器向上位機PC傳輸數據。Agilent PXA通過LXI總線（以太網）進行控制。PXA通過LXI總線傳輸數據所需時間為900 µs；而基于PCI Express總線技術的NI PXIe-565只需1 µs。如圖3所示，PXI Express的帶寬為1 GB/s，而延遲則少于1 µs。
圖3. 各種儀器控制總線的帶寬與延遲對比圖
軟件設置
主要使用的編程語言為 NI LabVIEW。控制PXIe-5665所使用的工具包和驅動程序如下：
NI LTE 測量套件 NI WCDMA/HSPA+測量套件 NI-RFSA驅動 NI LabVIEW 調制解調工具包
在Agilent PXA中載入了如下軟件：
LTE測量應用程序 WCDMA測量應用程序 相位噪聲測量應用程序
通過LabVIEW 和儀器控制驅動程序，基于SCPI指令對PXA進行控制。
LTE 協(xié)議標準細節(jié): 所生成的LTE 標準信號是一個UPLINK信號，其中心頻率為1 GHz，帶寬為5 MHz，強度為-10 dBm。
NI PXIe-5665和Agilent PXA都會生成5個平均值。
WCDMA 協(xié)議標準細節(jié):所使用的濾波器為SAW 濾波器，標準頻率為248.6 MHz，帶寬為 6 MHz。WCDMA 是一個DPCCH UPLINK信號，其中心頻率為248.6 MHz。
測試結果
WCDMA ACPR測試
注意：我們并不是要對分析儀的最佳ACPR性能進行測試，而只是測量在現有設置基礎上的最佳結果。使用SAW濾波器是為了讓上 下相鄰頻道的測量結果更佳。
在WCDMA ACLR測試中，Agilent PXA和NI PXIe-5665讀取相鄰頻道中約-81 dBc的信號。對于兩種設備均按如下方式設置：
噪聲校正（Agilent PXA的 IBW模式） 30kHz RBW 0 dB衰減 10個平均值
重要提示：所計算的時間為采集時間+測量時間+GPIB/LAN總線的傳輸時間
使用Agilent PXA時，被傳回至主機的只有ACPR 讀取信息，而并不是完整的軌跡。
在一個典型的測試現場中，測試工程師需要將讀數傳回至主機，并進行“通過/失敗”類的測試，因此需要將此時間考慮在內。而且，對于視頻中的所有演示試驗，都進行了10次的平均運算。測試工程師通常是需要進行一些平均運算，使得測量結果更精確。
Agilent PXA的其它選項
PXA還有一個可選的模式，即無噪聲校正的快速ACPR選項。使用快速ACPR選項，會損失一些動態(tài)范圍。NI PXIe-5665則無此限制，所有的測量均通過噪聲校正，并對速度進行優(yōu)化。
|
|
|
Agilent PXA |
NI 5665 |
||
|
平均狀態(tài) |
|
時間 (ms) |
ACPR (dBc) |
時間 (ms) |
ACPR (dBc) |
|
開啟平均 |
快速ACPR模式 |
180 |
-75 |
30 |
-75 |
|
|
IBW 模式 |
420 |
-82 |
NA |
-81 |
|
關閉平均 |
快速ACPR模式 |
60 |
-75 |
5 |
-75 |
|
|
IBW 模式 |
100 |
-81 |
NA |
-81 |
圖4.此圖展示了PXA 的快速模式。若在設置中使用SAW濾波，則可實現的最佳ACPR值大約為-75 dBc。
圖5.使用IBW 模式和噪聲校正時，你可以在上通道實現-82 dBc，這一數值與使用NI PXIe-5665達到的數值接近。
圖6.正如視頻中所示，NI 5665可以在開啟平均和噪聲校正的情況下實現-81 dBc的測量，同時其速度也要比Agilent PXA快14-15倍。
TOI測試
在此測試中，我們將生成中心頻率相差1MHz的兩個單頻信號。如果兩個信號源之間沒有足夠的間隔，信號源所產生的互調失真會掩蓋被測接收機的失真。 每個信號源輸出口的AtlanTec（ACC - 20010系列）隔離器、Mini -Circuits
IP3 Lower = P1 + (P2- IMD lower)/2
IP3 Upper = P2 + (P1 - IMD Upper)/2
以下設置對于兩個儀器都適用。
o0 dB衰減
o 01 kHz RBW
o無平均值
圖7. NI PXIe-5665和Agilent PXA的三階信號成分。NI PXIe-5665的三階信號成分的絕對強度接近-95 dBm。
測量
Agilent PXA
NI 5665
上TOI ，0 dB 衰減
+20 dBm
+27 dBm
下TOI， 0 dB 衰減
+19 dBm
+26 dBm
如果使用更多的衰減，那么你可以獲得更多的TOI測量結果。
列表模式測試
在列表模式測試中，生成了一個1GHz的信號，并使用Agilent PXA和NI PXIe-5665進行讀取。隨機選擇2、 5、10 或14 GHz的諧波，因為兩個儀器的測試結果以3.6GHz頻點為界都會發(fā)生變化，而我們希望能正確地測量跳躍到更高次的諧波所需的時間。雖然這并不是一個標準的測試，但是它最好地展示了兩個儀器在列表模式測試中的靈活性。
注意：對兩個儀器均使用列表模式。
總時間由列表模式中的掃描時間+每個頻率跳躍峰值搜索時間+數據返回至兩臺儀器的主機所需時間組成。
Agilent PXA所需時間 (ms)
NI 5665所需時間(ms)
列表模式所需時間+峰值檢測時間
700
400
圖8.在NI PXIe-5665和Agilent PXA上使用列表模式。相比大多數列表模式測試，NI 5665 要快1.5-2倍。
圖9. 遠程使用Agilent PXA列表模式，在上述條件下需要700ms的時間。
注意：Agilent PXA針對某些諧波上進行了優(yōu)化。NI 5665 則是在所有的列表模式測試中速度快1.7-2倍。
EVM測量
在EVM測試中，使用NI PXIe-5673矢量信號發(fā)生器生成一個LTE信號。兩個儀器均使用如下設置：
NI PXIe-5665
Agilent PXA
EVM 測量 (RMS)
.15%
.29%
所需時間 (ms)
390
1200
圖 10. 使用Agilent PXA 和 NI PXIe-5665進行LTE EVM 測試。
使用可編程的FPGA進行在線處理
圖 11. 將信號處理移至FPGA上進行可以節(jié)省時間。
NI FlexRIO非常靈活，可以作為一個協(xié)處理器。在這一演示的設置中，所有來自PXIe-5665的數據都是在FPGA上進行處理；而在之前的演示設置中，數據是在嵌入式處理器中進行處理。這一特性的應用非常廣泛，例如硬件處理的算法、協(xié)議實現以及實時激勵-響應等應用。
測試時間比較（包含設置時間）
前面所有的測試演示都只針對單次測量的時間。而在本項測試中，除了測量時間以外，還將考慮設置時間。這在包含多種測試標準的自動化測試（例如功率放大器測試）之中很有必要。
圖 12. 若考慮設置時間，NI 5665的速度要快20倍。
總結
對于一個典型的測試設置來說，相對于使用Agilent PXA，NI PXIe-5665能夠提供相同或者更好的性能，而且在大多數測試中要快14-15倍。同時，NI PXIe-5665的成本要比傳統(tǒng)臺式儀器小得多。在下表中，對NI 5665以及相對應的Agilent PXA價格進行了比較。
頻率范圍
PXA
(基于2011年8月9日，Agilent.com網站上的價格)
NI PXIe-5665
10 Hz 至 13.6 GHz
$61,956
$54,999
50 MHz BW
(Agilent可實現40 MHz)
$15,435
已包含
電子衰減， 3.6 GHz
$3,093
已包含
前置放大， 3.6 GHz
$1,900
已包含
微波預選旁通
$5,361
已包含
PXIe機箱&MXIe控制器
已包含
起價
$3,1981
總計
$87,745
$58,197
可節(jié)省29%
在自動化測試系統(tǒng)中，PXI機箱和MXI控制器的花費通常被系統(tǒng)中的所有儀器均攤。例如，如果一個測試系統(tǒng)中包含兩個NI PXIe-5665矢量信號分析儀，并插在一個PXIe機箱中，則機箱和控制器的費用只會發(fā)生一次，因此總的投入要少于2 x $58,597。然而，如果一個測試系統(tǒng)中包含兩套PXA，則投入為2 x $87,745。
注意：對于自動化測試應用來說，Agilent PXA和NI PXIe-5665在PC和所選編程語言（如LabVIEW、CVI、Visual Studio等）方面的投入是相同的，因此也沒有將其納入到比較當中。
