NI 5665 與傳統(tǒng)儀器對(duì)比演示-設(shè)置與細(xì)節(jié)

概覽

本文討論了巔峰對(duì)決：NI 5665 與傳統(tǒng)臺(tái)式儀器對(duì)比 這一視頻中所演示的設(shè)置細(xì)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(guān)于兩個(gè)儀器的技術(shù)指標(biāo)對(duì)比，而是現(xiàn)場測試的對(duì)比。

硬件設(shè)置

在LTE和WCDMA測試中，使用了NI PXIe-5673矢量信號(hào)發(fā)生器。濾波器僅用于WCDMA信號(hào)，以盡量減少本底噪聲。在線性度測試中，使用了兩個(gè)CW信號(hào)源生成的單頻信號(hào)，并通過一個(gè)小型合并器電路進(jìn)行合并。所有的信號(hào)將通過分路器分別傳給NI PXIe-5665 VSA 和Agilent PXA。

圖 1. 硬件設(shè)置和連接

此項(xiàng)設(shè)置確保傳輸至NI PXIe-5665 和 Agilent PXA的信號(hào)是相同的。

注意：經(jīng)過分路器后，信號(hào)會(huì)略有損失。

所使用的儀器

NI PXIe-5665 14 GHz高性能矢量信號(hào)分析儀
NI PXI-2596 26.5 GHz 4x1雙RF多路復(fù)用器
NI PXIe-5673 6.6 GHz矢量信號(hào)發(fā)生器
NI PXIe-1075 18槽3U PXI Express機(jī)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(hào)分析儀（N9030A-513，N9030A-B40，N9030A-MPB，N9030A-P03）
SMA至SMA線纜（3套）
WCDMA SAW 濾波器（標(biāo)稱頻率248.6 MHz）
相位矩陣快速同步模塊/NI PXIe-5652信號(hào)發(fā)生器 (2套)
圖2.硬件設(shè)置，儀器及其連接方式展示

儀器控制與數(shù)據(jù)傳輸

NI PXIe-5665放置于安裝有PXIe-8133控制器的PXIe-1075機(jī)箱內(nèi)，使用PXI Express技術(shù)從儀器向上位機(jī)PC傳輸數(shù)據(jù)。Agilent PXA通過LXI總線（以太網(wǎng)）進(jìn)行控制。PXA通過LXI總線傳輸數(shù)據(jù)所需時(shí)間為900 µs；而基于PCI Express總線技術(shù)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(duì)比圖

軟件設(shè)置

主要使用的編程語言為 NI LabVIEW?？刂芇XIe-5665所使用的工具包和驅(qū)動(dòng)程序如下：

NI LTE 測量套件
NI WCDMA/HSPA+測量套件
NI-RFSA驅(qū)動(dòng)
NI LabVIEW 調(diào)制解調(diào)工具包
在Agilent PXA中載入了如下軟件：

LTE測量應(yīng)用程序
WCDMA測量應(yīng)用程序
相位噪聲測量應(yīng)用程序
通過LabVIEW 和儀器控制驅(qū)動(dòng)程序，基于SCPI指令對(duì)PXA進(jìn)行控制。

LTE 協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)細(xì)節(jié): 所生成的LTE 標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)是一個(gè)UPLINK信號(hào)，其中心頻率為1 GHz，帶寬為5 MHz，強(qiáng)度為-10 dBm。

NI PXIe-5665和Agilent PXA都會(huì)生成5個(gè)平均值。

WCDMA 協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)細(xì)節(jié):所使用的濾波器為SAW 濾波器，標(biāo)準(zhǔn)頻率為248.6 MHz，帶寬為 6 MHz。WCDMA 是一個(gè)DPCCH UPLINK信號(hào)，其中心頻率為248.6 MHz。

測試結(jié)果

WCDMA ACPR測試

注意：我們并不是要對(duì)分析儀的最佳ACPR性能進(jìn)行測試，而只是測量在現(xiàn)有設(shè)置基礎(chǔ)上的最佳結(jié)果。使用SAW濾波器是為了讓上 下相鄰頻道的測量結(jié)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(hào)。對(duì)于兩種設(shè)備均按如下方式設(shè)置：

噪聲校正（Agilent PXA的 IBW模式）
30kHz RBW
0 dB衰減
10個(gè)平均值
重要提示：所計(jì)算的時(shí)間為采集時(shí)間+測量時(shí)間+GPIB/LAN總線的傳輸時(shí)間

使用Agilent PXA時(shí)，被傳回至主機(jī)的只有ACPR 讀取信息，而并不是完整的軌跡。

在一個(gè)典型的測試現(xiàn)場中，測試工程師需要將讀數(shù)傳回至主機(jī)，并進(jìn)行“通過/失敗”類的測試，因此需要將此時(shí)間考慮在內(nèi)。而且，對(duì)于視頻中的所有演示試驗(yàn)，都進(jìn)行了10次的平均運(yùn)算。測試工程師通常是需要進(jìn)行一些平均運(yùn)算，使得測量結(jié)果更精確。

Agilent PXA的其它選項(xiàng)

PXA還有一個(gè)可選的模式，即無噪聲校正的快速ACPR選項(xiàng)。使用快速ACPR選項(xiàng)，會(huì)損失一些動(dòng)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(duì)速度進(jìn)行優(yōu)化。 

圖4.此圖展示了PXA 的快速模式。若在設(shè)置中使用SAW濾波，則可實(shí)現(xiàn)的最佳ACPR值大約為-75 dBc。

圖5.使用IBW 模式和噪聲校正時(shí)，你可以在上通道實(shí)現(xiàn)-82 dBc，這一數(shù)值與使用NI PXIe-5665達(dá)到的數(shù)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(shí)現(xiàn)-81 dBc的測量，同時(shí)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(gè)單頻信號(hào)。如果兩個(gè)信號(hào)源之間沒有足夠的間隔，信號(hào)源所產(chǎn)生的互調(diào)失真會(huì)掩蓋被測接收機(jī)的失真。每個(gè)信號(hào)源輸出口的AtlanTec（ACC - 20010系列）隔離器、Mini -Circuits<ZFSC-2-10G+( 10 GHz) 和 ZFSC-2-11-s (1GHZ)>功率分配器被用于信號(hào)結(jié)合，確保信號(hào)源失真低于被測失真的接收器水平。上下TOI都會(huì)被計(jì)算在內(nèi)（只有上部TOI在視頻中顯示）。計(jì)算的上下TOI的方法如下。

IP3 Lower = P1 + (P2- IMD lower)/2

IP3 Upper = P2 + (P1 - IMD Upper)/2

以下設(shè)置對(duì)于兩個(gè)儀器都適用。

o        0 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(hào)成分。NI PXIe-5665的三階信號(hào)成分的絕對(duì)強(qiáng)度接近-95 dBm。

如果使用更多的衰減，那么你可以獲得更多的TOI測量結(jié)果。

列表模式測試

在列表模式測試中，生成了一個(gè)1GHz的信號(hào)，并使用Agilent PXA和NI PXIe-5665進(jìn)行讀取。隨機(jī)選擇2、 5、10 或14 GHz的諧波，因?yàn)閮蓚€(gè)儀器的測試結(jié)果以3.6GHz頻點(diǎn)為界都會(huì)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(shí)間。雖然這并不是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的測試，但是它最好地展示了兩個(gè)儀器在列表模式測試中的靈活性。

注意：對(duì)兩個(gè)儀器均使用列表模式。

總時(shí)間由列表模式中的掃描時(shí)間+每個(gè)頻率跳躍峰值搜索時(shí)間+數(shù)據(jù)返回至兩臺(tái)儀器的主機(jī)所需時(shí)間組成。

圖8.在NI PXIe-5665和Agilent PXA上使用列表模式。相比大多數(shù)列表模式測試，NI 5665 要快1.5-2倍。

圖9. 遠(yuǎn)程使用Agilent PXA列表模式，在上述條件下需要700ms的時(shí)間。

注意：Agilent PXA針對(duì)某些諧波上進(jìn)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(hào)發(fā)生器生成一個(gè)LTE信號(hào)。兩個(gè)儀器均使用如下設(shè)置：

·RBW = 30 kHz
10 dB 衰減
10 次平均
關(guān)閉自動(dòng)峰值檢測 
 
  

圖 10. 使用Agilent PXA 和 NI PXIe-5665進(jìn)行LTE EVM 測試。

使用可編程的FPGA進(jìn)行在線處理

圖 11. 將信號(hào)處理移至FPGA上進(jìn)行可以節(jié)省時(shí)間。

NI FlexRIO非常靈活，可以作為一個(gè)協(xié)處理器。在這一演示的設(shè)置中，所有來自PXIe-5665的數(shù)據(jù)都是在FPGA上進(jìn)行處理；而在之前的演示設(shè)置中，數(shù)據(jù)是在嵌入式處理器中進(jìn)行處理。這一特性的應(yīng)用非常廣泛，例如硬件處理的算法、協(xié)議實(shí)現(xiàn)以及實(shí)時(shí)激勵(lì)-響應(yīng)等應(yīng)用。

測試時(shí)間比較（包含設(shè)置時(shí)間）

前面所有的測試演示都只針對(duì)單次測量的時(shí)間。而在本項(xiàng)測試中，除了測量時(shí)間以外，還將考慮設(shè)置時(shí)間。這在包含多種測試標(biāo)準(zhǔn)的自動(dòng)化測試（例如功率放大器測試）之中很有必要。

圖 12. 若考慮設(shè)置時(shí)間，NI 5665的速度要快20倍。

總結(jié)

對(duì)于一個(gè)典型的測試設(shè)置來說，相對(duì)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(shù)測試中要快14-15倍。同時(shí)，NI PXIe-5665的成本要比傳統(tǒng)臺(tái)式儀器小得多。在下表中，對(duì)NI 5665以及相對(duì)應(yīng)的Agilent PXA價(jià)格進(jìn)行了比較。

在自動(dòng)化測試系統(tǒng)中，PXI機(jī)箱和MXI控制器的花費(fèi)通常被系統(tǒng)中的所有儀器均攤。例如，如果一個(gè)測試系統(tǒng)中包含兩個(gè)NI PXIe-5665矢量信號(hào)分析儀，并插在一個(gè)PXIe機(jī)箱中，則機(jī)箱和控制器的費(fèi)用只會(huì)發(fā)生一次，因此總的投入要少于2 x $58,597。然而，如果一個(gè)測試系統(tǒng)中包含兩套PXA，則投入為2 x $87,745。

注意：對(duì)于自動(dòng)化測試應(yīng)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(dāng)中。