全新的PXI Express（PXIe） RF儀器為您的自動化設(shè)計驗證和生產(chǎn)測試系統(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。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信號發(fā)生器和分析儀、USB功率計、PXI RF調(diào)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(biāo)準(zhǔn)。
圖1. 業(yè)內(nèi)第一臺PXI VNA，6GHz的NI PXIe-5630
今年，NI的PXI RF系列產(chǎn)品又增添了一個新成員，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(jìn)行自動化設(shè)計驗證和生產(chǎn)測試的理想工具。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)計驗證和生產(chǎn)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(jié)合靈活的、經(jīng)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(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、特性和終端測試。復(fù)雜的調(diào)制電路嚴(yán)重依賴于對RF信號振幅和相位細(xì)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(yán)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(jìn)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(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。
為了完整描述信號經(jīng)過被測設(shè)備（DUT）的通路，必須對以下3個信號進(jìn)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(shè)計，正是這種設(shè)計使得VNA可以進(jìn)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(shè)計使高精度的RF測量成為可能
選擇合適的工具進(jìn)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(shè)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(jīng)過非線性設(shè)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(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(zhǔn)、全矢量分析和參考面擴(kuò)展，為驗證和生產(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(shè)計驗證和生產(chǎn)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(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
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(dá)＋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。