NI：射頻集成度趨高 PXI方案顯優(yōu)勢 - 全文

　　近年來電子技術創(chuàng)新突飛猛進，各種新器件、新工藝、新材料等等推動著消費電子、汽車電子、智能醫(yī)療等領域的快速革新，反過來這些新興應用進一步加快了半導體技術的再創(chuàng)新。每個時代都有特定的時代標志的產品，進入到智能化設備時代，作為基礎和輔助的電子測試測量技術又會發(fā)生什么顛覆性的創(chuàng)新？下面我們一起從中國地區(qū)規(guī)模最大、最具影響力的NI PXI技術和應用專業(yè)論壇上尋找答案。

　　在PXI TAC 上，NI 中國射頻與無線通信市場開發(fā)經理 姚遠 先生圍繞無線技術的最新發(fā)展展開討論，針對漸趨復雜的無線測試和不同無線設備的測試方案，深入探討了如何通過 NI PXI測試策略的優(yōu)化來提升測試效率。

　　“從平板電腦、智能手機、可穿戴設備到各種智能移動設備，科技正以前所未有的迅猛速度發(fā)展，智能聚合的時代正以新的思維推動測試測量儀器的快速更迭。雖然傳統(tǒng)儀器也可以集成性能更好的組件，但是其更新速度慢于移動設備的發(fā)展速度。而NI 主推的模塊化PXI平臺，按需配置的高靈活性特征則可有效解決這一問題，而且基于開放的軟件平臺，相比傳統(tǒng)儀器更具優(yōu)勢和性價比，特別是在快速更新?lián)Q代的消費電子領域優(yōu)勢明顯”。NI 中國射頻與無線通信市場開發(fā)經理 姚遠 如是表述。

　　NI 中國射頻與無線通信市場開發(fā)經理 姚遠

　　以 NI PXI 方案應對射頻測試難點

　　如今，小型手持通信設備設計面臨的主要挑戰(zhàn)是，如何適應多種移動通信模式和頻帶的并存以及適用于小型手持設備的無線應用程序。為解決這一挑戰(zhàn)，許多國際原廠諸如高通、博通等都推出了聚合型的射頻基帶芯片，在單一設備上集成多種無線協(xié)議是非常明顯的產業(yè)趨勢。集成度趨高的射頻前端器件產品導致了待測設備復雜度不斷提升，對應的測試復雜度也不斷提升，這對測試儀器提出了新的挑戰(zhàn)。

　　特別是隨著無線通信技術的發(fā)展，無線標準協(xié)議越來越多元化，設備復雜度與日俱增。像WLAN，從最早的 802.11 標準演化出 802.11 a / b / g / n，再到現在的802.11ac標準，只經歷了短短數年時間。通信技術的快速革新同樣對測試系統(tǒng)提出了更高的要求。

　　NI中國射頻與無線通信市場開發(fā)經理 姚遠強調，單一設備上集成多種無線協(xié)議是產業(yè)趨勢。

　　姚遠先生表示，工程師們正面臨著不斷提升的各種測試需求，搭建一個測試系統(tǒng)來解決當今的測試挑戰(zhàn)已不再是一個簡單的任務。相反，這需要對擴展測試需求的合理評估以及一個有效的測試架構，以便長期使用。尤其是消費電子產品具有規(guī)模經濟和較快的創(chuàng)新周期，測試這些消費電子產品的儀器系統(tǒng)在持續(xù)運用先進的技術的同時還必須要維持較低的成本。因此選擇一個合適的測試系統(tǒng)平臺，成為測試工程師們至關重要的任務。

　　NI為應對這些挑戰(zhàn)和趨勢對儀器進行了的全新定義，PXI平臺作為在工業(yè)制造和測試、國防和航空航天、射頻測試、實時仿真測試，嵌入式系統(tǒng)、機器監(jiān)測等行業(yè) 和應用領域被廣泛認可的自動化測試測量平臺，不僅能夠滿足工程師們的更高靈活性、更高性能、更低成本的需求，其以軟件為核心的模塊化的結構，帶來更多傳統(tǒng)儀器所不具備的優(yōu)勢與性能。

　　而且成本也是考量測試儀器的重要因素，對此，姚遠先生表示，無論是在公司、工廠、還是大學、科研單位，標準的基礎測試測量實驗臺通常包括信號示波器，數字萬用表，可變成電流電源，函數發(fā)生器等。組建這樣一套儀器設備費用是一筆不小的費用。同時，這樣的實驗臺也有一定的局限性，占據很大的桌面或臺面空間，儀器的界面不統(tǒng)一，需要分別操作，使用煩瑣，對測試工程師的要求也很高，而且不能做到與時俱進，不能滿足技術的更新要求。

　　姚遠先生強調，開放軟件平臺和模塊化設備是 NI PXI 方案的兩大主要優(yōu)勢，可以非常方便的更改儀器的配置，而且自動化程度高、集成度高，將多功能儀器整合為一體化平臺，節(jié)省采購成本，而采用非信令的測試方式保障了測試精度與速度，這些優(yōu)勢都能夠有效幫助廠商應對射頻測試的新挑戰(zhàn)。

　　而且，PXI技術自問世以來經過17年的發(fā)展已經成為自動化測試和控制的主流平臺。在中國，伴隨著10年來PXI TAC的成功舉辦，PXI技術已經廣泛被測試測量界的工程師所接受，也幫助中國的客戶成功面對了許多應用挑戰(zhàn)。利用NI軟件定義的PXI測試設備，不僅可以在同一平臺上進行多種無線標準的測試，還可以幫助客戶測試下一代無線通信標準。無論是VST還是其他的射頻儀器，NI都在為客戶提供軟件定義的測試儀器，在NI軟件功能所支持頻段范圍內的任何一個頻點上，測試廠商都可以做所需要的測試。

　　FPGA 等新技術強力助推

　　新時代的工程師對于科技充滿好奇。他們面對變化并且迅速適應新技術，因為他們深諳新技術帶來的好處。他們日常所使用的消費電子產品的創(chuàng)新速度已經超過他們所使用的專業(yè)儀器。事實上，臺式測試測量儀器的外形多年來一直沒有太大的變化。主要的部件——顯示屏、處理器、內存、測量系統(tǒng)和旋鈕/按鈕均集成到一個獨立運行的設備中。在儀器發(fā)展成熟的當代，新時代工程師自然也希望新技術能應用于專業(yè)的儀器中，例如集成觸摸屏、移動設備、云連接以及智能預測等多種功能，提供比以往任何時代更為顯著的技術優(yōu)勢。有哪些成熟的技術可以應用在測試測量儀器上呢？

　　姚遠先生表示，NI在這方面一直走在行業(yè)前列，多年一直致力于深挖新技術，并將之與測試設備進行整合，特別是PXI 平臺非常適合整合這些新技術，諸如圖形化多核編程技術、異構計算技術、零中頻技術、基于信號與時間的同步技術、可重配置IO、Peer-to-Peer 技術 、 Source Adapt技術等。特別值得一提的是NI矢量信號收發(fā)儀（VST）將矢量信號分析儀、矢量信號發(fā)生器與用戶可編程的FPGA相結合，用于實現實時信號處理和控制?；贜I LabVIEW RIO架構，包括靈活的編程和尖端的射頻硬件，能夠滿足最具挑戰(zhàn)性的射頻應用。

　　NI矢量信號收發(fā)儀（VST）優(yōu)勢對比

　　對于FPGA而言，NI采用的是全球領先的可編程邏輯完整解決方案供應商Xilinx的優(yōu)質產品，將其開發(fā)尖端的FPGA技術應用于一系列硬件平臺。而且NI 支持LabVIEW編程，不需要使用VHDL或Verilog來編程，這可以極大的減輕測試工程師的壓力，提升測試速度。LabVIEW也能夠更清晰地表現并行架構和數據流，比同類工具更易于搭建和運行。甚至可以說NI LabVIEW軟件的出現改變了FPGA編程的規(guī)則，產生了將圖形化程序框圖轉換為數字硬件電路的新技術。NI LabVIEW FPGA模塊將LabVIEW圖形化開發(fā)平臺擴展到基于NI可重配置I/O（reconfigurable I/O， RIO）架構的硬件平臺上的現場可編程門陣列（FPGA）。 所有NI FPGA硬件產品都是搭建在可重配置I/O架構上，配備了強大的浮點處理器、可重配置FPGA和模塊化I/O。 NI RIO硬件與 LabVIEW系統(tǒng)設計軟件相結合，簡化了高級控制、監(jiān)測和測試應用的設計開發(fā)過程，縮短了上市時間。

　　姚遠先生的總結是這樣表述的：“PXI 平臺利用摩爾定律，融合了最前沿的科技，能夠快速應對產業(yè)新趨勢，高效滿足測試廠商的需求?！?/p>

　　4G萬事俱備 5G 積極布局

　　對于4G 姚遠先生表示，隨著4G牌照的正式發(fā)放，4G時代已經正式來臨，NI非常看好中國LTE測試市場，5年前就開始積極布局，并有針對性的推出一系列的解決方案，早在2009年，NI就已經開始利用PXI平臺針對LTE-FDD進行相關實驗，在2010年12月5日LTE-FDD正式商用之前已經推出相關測試方案。應對4G 浪潮的來襲NI 可以說早已經準備妥當了。

　　NI為市場提供了LTE-TDD和LTE-FDD的測試方案，不止包括了通訊協(xié)議的測試，也可以進行射頻功放（PA）的測試。今年3月NI全新發(fā)布了升級版的矢量信號收發(fā)儀，其帶寬可以達到200MHz，這類儀器屬于一類全新的儀器，即軟件完全自定義儀器，不僅具備快速的測量速度和小巧的生產測試儀器組成結構，同時還擁有研發(fā)級箱型儀器的靈活性和高性能，可以全面支持LTE的相關測試。

　　對于5G NI 也正積極布局，比如與諾基亞攜手，致力于第五代移動通信（5G）技術相關的深入研究——超過10 Gbps的峰值數據速率，以及超過100 Mbps的小區(qū)邊緣比特率。NI與德累斯頓工業(yè)大學（TU Dresden）聯(lián)合研究5G技術，通過模塊化的NI PXI系統(tǒng)實現OFDM原型系統(tǒng)的設計，研究人員只需對代碼進行少許修改，即可擴展到復雜的MIMO配置。NI還與上海無線通信研究中心合作建立“WiCO-NI 無線通信聯(lián)合實驗室”，共同致力于5G 通信系統(tǒng)的新技術研究，這也是NI 在中國的第一家致力于5G 關鍵技術研究的聯(lián)合實驗室。

　　NI 推出的用于5G的新一代無線原型制作平臺USRP RIO，搭載NI LabVIEW RIO 架構，結合了開放式LabVIEW 可程序化的FPGA 架構，以及高性能的2 x 2 多輸入/多輸出（MIMO）RF 收發(fā)器，可接收或傳輸DC ~ 6 GHz 的信號，有助于快速制作高性能、多信道的無線通信系統(tǒng)原型。USRP RIO 適用于多種應用領域，包含5G 無線通信研究、主動式/被動式雷達開發(fā)與探索、通信信息、連接式智能型裝置等豐富項目。

　　姚遠先生最后強調“開展5G研究，能夠推動寬帶移動通信技術持續(xù)演進，而基于LabVIEW與PXI的軟件定義平臺是研究和原型設計諸如5G等標準的理想之選?！?/p>

　　關于NI

　　從1976年開始，美國國家儀器 （www.ni.com） 就為工程師和科學家提供各種工具來加速生產、創(chuàng)新和探索。NI的圖形化系統(tǒng)設計方法為工程界提供了一個將軟硬件結合在一起的平臺，有助于加速測量和控制系統(tǒng)的開發(fā)過程。公司的長期愿景和通過技術提高社會發(fā)展水平的理念為客戶、員工、供應商和股東的成功提供支持。

　　姚遠先生簡介：

　　姚遠先生目前擔任美國國家儀器中國地區(qū)市場開發(fā)經理，負責NI射頻與無線通信產品及方案在中國區(qū)重要行業(yè)的市場推廣與合作等工作。此前，姚遠先生曾在NI公司擔任應用工程師，系統(tǒng)工程師，技術市場工程師等職務，在測試測量與自動化領域具有多年的系統(tǒng)開發(fā)及行業(yè)經驗。姚遠先生畢業(yè)于上海交通大學，獲碩士學位。