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業(yè)內第一臺PXI矢量網絡分析儀介紹
摘要: NI公司在2002年推出其第一臺RF矢量信號分析儀(VSA)之后,一直致力于為客戶提供快速、靈活、精確的PXI儀器,而且其成本僅是傳統(tǒng)箱型儀器的幾分之一?,F(xiàn)如今,NI的RF系列產品已經發(fā)展壯大,包括多通道RF信號發(fā)生器和分析儀、USB功率計、PXI RF調制模塊,并開發(fā)了許多的軟件工具包,用以支持不斷增加的各種無線標準。
Abstract:
Key words :

全新的PXI Express(PXIe) RF儀器為您的自動化設計驗證和生產測試系統(tǒng)增添矢量網絡分析功能。 

NI公司在2002年推出其第一臺RF矢量信號分析儀(VSA)之后,一直致力于為客戶提供快速、靈活、精確的PXI儀器,而且其成本僅是傳統(tǒng)箱型儀器的幾分之一?,F(xiàn)如今,NI的RF系列產品已經發(fā)展壯大,包括多通道RF信號發(fā)生器和分析儀、USB功率計、PXI RF調制模塊,并開發(fā)了許多的軟件工具包,用以支持不斷增加的各種無線標準。

圖1. 業(yè)內第一臺PXI VNA,6GHz的NI PXIe-5630

今年,NI的PXI RF系列產品又增添了一個新成員,NI PXIe-5630矢量網絡分析儀(VNA)。如圖1所示,NI PXIe-5630是6GHz的雙通道VNA,支持傳輸和反射(T/R)系數的矢量測量,也就是正向S參數S11和S21。全新的VNA具有10MHz到6GHz的頻率范圍,超過110dB的寬動態(tài)范圍,不超過400μs/點(掃描3201個點)的掃描時間,是進行自動化設計驗證和生產測試的理想工具。而且,NI PXIe-5630 VNA的架構靈活,體積小巧,可以方便地添加到設計驗證和生產線測試系統(tǒng)中,這是體積大、成本高的傳統(tǒng)VNA所無法比擬的。PXI平臺的優(yōu)勢,結合靈活的、經過多核處理優(yōu)化的LabVIEW API,可以方便地實現(xiàn)多個RF元件的并行測試。

 

描述RF元件特性需要特殊的儀器

為了獲得更高的無線數據傳輸速率,而且不增加功耗或占用頻寬,就需要特別注意RF元件的設計、特性和終端測試。復雜的調制電路嚴重依賴于對RF信號振幅和相位細微變化的成功檢測,這使得信號鏈中的每個元件從基頻到RF都要滿足嚴格的要求。

VNA最常用的功能之一就是量化兩個元件的阻抗不匹配。每次RF信號離開一個元件進入另一個元件時,信號的一部分都會被反射回來。就像你透過窗戶往外看,大部分光透過窗戶,使得外面的人可以看到你,但你也可以在窗戶里看到自己的影像,這是因為光的一部分被反射了回來。在RF系統(tǒng)中,這種反射轉換為能量損失,從而導致更高的功耗、不必要的熱和失真。

為了完整描述信號經過被測設備(DUT)的通路,必須對以下3個信號進行測量:入射信號、反射信號和傳輸信號。圖2說明了VNA的基本設計,正是這種設計使得VNA可以進行精確的測量。信號發(fā)生器連接到DUT的端口1。定向耦合器使得接收機R只測量參考信號或入射信號,接收機A只測量反射信號,而接收機B則測量傳輸信號,從而實現(xiàn)常用的VNA測量,包括插入損耗、回波損耗、電壓駐波比(VSWR)和群延遲。

圖2. VNA的特殊設計使高精度的RF測量成為可能

 

選擇合適的工具進行測量

單一的RF儀器無法完整描述無線系統(tǒng)的特性。無線設備包括線性和非線性元件,只有知道每個元件的特性才能理解其對整個系統(tǒng)性能的影響。線性元件,或者工作在線性范圍的元件,不會在RF信號中引入多余的頻率成分。盡管線性元件會影響振幅和相位,但在其輸入端引入的頻率成分在輸出時頻率不變。典型的線性元件是濾波器和傳輸線。非線性元件則正相反,它會改變信號的頻率特性。即使輸入信號是單頻的,經過非線性設備后,輸出信號也可能包含諧波失真或其它畸變。常見的具有非線性特性的元件是功率放大器和混頻器。

矢量信號分析儀(VSA)和矢量信號發(fā)生器(VSG),比如NI PXIe-5663和NI PXIe -5673E,可以很好地實現(xiàn)非線性測量,比如計算放大器的1dB壓縮點或找到混頻器中無用諧波。然而,對于線性測量,比如濾波器的傳輸和反射系數,或者在指定的頻率范圍內精確描述相位和振幅特性,VNA則是更合適的選擇,比如NI PXIe-5630。表1顯示了進行常見的線性和非線性測量所推薦的PXI RF儀器。

表1. 為常見的線性和非線性RF測量選擇合適的PXI RF儀器

 

LabVIEW和PXI實現(xiàn)并行且靈活的VNA測試

NI PXIe-5630 VNA的小型化使其具有令人印象深刻的價值和靈活性。它功能齊全,包括自動化精確校準、全矢量分析和參考面擴展,為驗證和生產操作提供理想的矢量網絡分析解決方案,而傳統(tǒng)的臺式VNA則需要更高的成本和更大的空間。靈活的LabVIEW API可以幫助您實現(xiàn)真正的并行測試,只使用一個控制器和多個VNA相連就可以實現(xiàn)多點測試操作。而且,有了開放的PXI平臺,您可以將其它RF或混合信號I/O儀器無縫地整合到測試系統(tǒng)中。

除了這個新的RF類儀器,NI會繼續(xù)為PXI模塊化儀器平臺開發(fā)更多的新功能,從而更好地整合到您的設計驗證和生產線測試中,以滿足最新RF元件的性能要求。

David Broadbent 是NI公司的一位RF與無線測試產品經理,他擁有楊百翰大學物理學學士學位。

18GHz的NI USB-5681功率計

NI USB-5681是一款真均值RF功率計,具有10MHz到18GHz的全頻率范圍,以及60dB的寬動態(tài)范圍,最大功率可達+20dBm。其范圍和時隙模式可以實現(xiàn)脈沖群波形的測量,比如WiMAX和LTE,以及多時隙波形的測量,比如GSM和EDGE。

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