全新的PXI Express（PXIe） RF儀器為您的自動(dòng)化設(shè)計(jì)驗(yàn)證和生產(chǎn)測(cè)試系統(tǒng)增添矢量網(wǎng)絡(luò)分析功能。
NI公司在2002年推出其第一臺(tái)RF矢量信號(hào)分析儀（VSA）之后，一直致力于為客戶(hù)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。現(xiàn)如今，NI的RF系列產(chǎn)品已經(jīng)發(fā)展壯大，包括多通道RF信號(hào)發(fā)生器和分析儀、USB功率計(jì)、PXI RF調(diào)制模塊，并開(kāi)發(fā)了許多的軟件工具包，用以支持不斷增加的各種無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)。
圖1. 業(yè)內(nèi)第一臺(tái)PXI VNA，6GHz的NI PXIe-5630
今年，NI的PXI RF系列產(chǎn)品又增添了一個(gè)新成員，NI PXIe-5630矢量網(wǎng)絡(luò)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(shù)的矢量測(cè)量，也就是正向S參數(shù)S11和S21。全新的VNA具有10MHz到6GHz的頻率范圍，超過(guò)110dB的寬動(dòng)態(tài)范圍，不超過(guò)400μs/點(diǎn)（掃描3201個(gè)點(diǎn)）的掃描時(shí)間，是進(jìn)行自動(dòng)化設(shè)計(jì)驗(yàn)證和生產(chǎn)測(cè)試的理想工具。而且，NI PXIe-5630 VNA的架構(gòu)靈活，體積小巧，可以方便地添加到設(shè)計(jì)驗(yàn)證和生產(chǎn)線測(cè)試系統(tǒng)中，這是體積大、成本高的傳統(tǒng)VNA所無(wú)法比擬的。PXI平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)，結(jié)合靈活的、經(jīng)過(guò)多核處理優(yōu)化的LabVIEW API，可以方便地實(shí)現(xiàn)多個(gè)RF元件的并行測(cè)試。
描述RF元件特性需要特殊的儀器
為了獲得更高的無(wú)線數(shù)據(jù)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(shè)計(jì)、特性和終端測(cè)試。復(fù)雜的調(diào)制電路嚴(yán)重依賴(lài)于對(duì)RF信號(hào)振幅和相位細(xì)微變化的成功檢測(cè)，這使得信號(hào)鏈中的每個(gè)元件從基頻到RF都要滿足嚴(yán)格的要求。
VNA最常用的功能之一就是量化兩個(gè)元件的阻抗不匹配。每次RF信號(hào)離開(kāi)一個(gè)元件進(jìn)入另一個(gè)元件時(shí)，信號(hào)的一部分都會(huì)被反射回來(lái)。就像你透過(guò)窗戶(hù)往外看，大部分光透過(guò)窗戶(hù)，使得外面的人可以看到你，但你也可以在窗戶(hù)里看到自己的影像，這是因?yàn)楣獾囊徊糠直环瓷淞嘶貋?lái)。在RF系統(tǒng)中，這種反射轉(zhuǎn)換為能量損失，從而導(dǎo)致更高的功耗、不必要的熱和失真。
為了完整描述信號(hào)經(jīng)過(guò)被測(cè)設(shè)備（DUT）的通路，必須對(duì)以下3個(gè)信號(hào)進(jìn)行測(cè)量：入射信號(hào)、反射信號(hào)和傳輸信號(hào)。圖2說(shuō)明了VNA的基本設(shè)計(jì)，正是這種設(shè)計(jì)使得VNA可以進(jìn)行精確的測(cè)量。信號(hào)發(fā)生器連接到DUT的端口1。定向耦合器使得接收機(jī)R只測(cè)量參考信號(hào)或入射信號(hào)，接收機(jī)A只測(cè)量反射信號(hào)，而接收機(jī)B則測(cè)量傳輸信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)常用的VNA測(cè)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(shè)計(jì)使高精度的RF測(cè)量成為可能
選擇合適的工具進(jìn)行測(cè)量
單一的RF儀器無(wú)法完整描述無(wú)線系統(tǒng)的特性。無(wú)線設(shè)備包括線性和非線性元件，只有知道每個(gè)元件的特性才能理解其對(duì)整個(gè)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(huì)在RF信號(hào)中引入多余的頻率成分。盡管線性元件會(huì)影響振幅和相位，但在其輸入端引入的頻率成分在輸出時(shí)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(huì)改變信號(hào)的頻率特性。即使輸入信號(hào)是單頻的，經(jīng)過(guò)非線性設(shè)備后，輸出信號(hào)也可能包含諧波失真或其它畸變。常見(jiàn)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(hào)分析儀（VSA）和矢量信號(hào)發(fā)生器（VSG），比如NI PXIe-5663和NI PXIe -5673E，可以很好地實(shí)現(xiàn)非線性測(cè)量，比如計(jì)算放大器的1dB壓縮點(diǎn)或找到混頻器中無(wú)用諧波。然而，對(duì)于線性測(cè)量，比如濾波器的傳輸和反射系數(shù)，或者在指定的頻率范圍內(nèi)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(jìn)行常見(jiàn)的線性和非線性測(cè)量所推薦的PXI RF儀器。
表1. 為常見(jiàn)的線性和非線性RF測(cè)量選擇合適的PXI RF儀器
LabVIEW和PXI實(shí)現(xiàn)并行且靈活的VNA測(cè)試
NI PXIe-5630 VNA的小型化使其具有令人印象深刻的價(jià)值和靈活性。它功能齊全，包括自動(dòng)化精確校準(zhǔn)、全矢量分析和參考面擴(kuò)展，為驗(yàn)證和生產(chǎn)操作提供理想的矢量網(wǎng)絡(luò)分析解決方案，而傳統(tǒng)的臺(tái)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(shí)現(xiàn)真正的并行測(cè)試，只使用一個(gè)控制器和多個(gè)VNA相連就可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)試操作。而且，有了開(kāi)放的PXI平臺(tái)，您可以將其它RF或混合信號(hào)I/O儀器無(wú)縫地整合到測(cè)試系統(tǒng)中。
除了這個(gè)新的RF類(lèi)儀器，NI會(huì)繼續(xù)為PXI模塊化儀器平臺(tái)開(kāi)發(fā)更多的新功能，從而更好地整合到您的設(shè)計(jì)驗(yàn)證和生產(chǎn)線測(cè)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(wú)線測(cè)試產(chǎn)品經(jīng)理，他擁有楊百翰大學(xué)物理學(xué)學(xué)士學(xué)位。
18GHz的NI USB-5681功率計(jì)
NI USB-5681是一款真均值RF功率計(jì)，具有10MHz到18GHz的全頻率范圍，以及60dB的寬動(dòng)態(tài)范圍，最大功率可達(dá)＋20dBm。其范圍和時(shí)隙模式可以實(shí)現(xiàn)脈沖群波形的測(cè)量，比如WiMAX和LTE，以及多時(shí)隙波形的測(cè)量，比如GSM和EDGE。