Reading time: 4 minutes
Author:
Met de RF-vectorsignaaltransceiver PXIE-5644R zegt National Instruments de volgende stap te hebben gezet in testinstrumentatie. Hart van de module is een FPGA die de gebruiker zelf kan programmeren om het systeem volledig aan te passen aan zijn eigen wensen.
Draadloze communicatietechnieken worden steeds complexer. Waar 802.11a/b/g ruim dertig kanalen, twintig verschillende datasnelheden, één bandbreedte en één ruimtelijke stroom telt, zit 802.11n al op ruim vijftig kanalen, 28 datasnelheden, twee bandbreedtes en vier ruimtelijke stromen en 802.11ac zelfs op ruim honderd kanalen, 38 datasnelheden, vier bandbreedtes en acht ruimtelijke stromen. Dit betekent een toename in het aantal te testen combinaties van meer dan honderd naar meer dan tienduizend. Steeds krachtigere instrumenten zijn nodig om dat in dezelfde of zelfs kortere tijd te kunnen doen.
Veel bedrijven gebruiken nog altijd traditionele scopen en signaalgeneratoren voor dit soort tests. Ze hebben de apparaten toch staan en moeten de investering terugverdienen. Al die losse kasten nemen echter veel plek in beslag en hun gezamenlijke stroomverbruik telt aardig op. Upgraden in het veld is er bovendien niet bij, zodat de technologie snel veroudert.
Alternatief is het gebruik van een chassis waar de verschillende instrumenten als modules zijn in te steken. Dit bespaart ruimte en energie en opwaarderen kan eenvoudig door een module te vervangen door een nieuwere. Bekend voorbeeld van zo‘n systeem is het PXI-platform (PCI Extensions for Instrumentation) van National Instruments.
Het modulaire en open karakter van PXI biedt al een heleboel flexibiliteit. Met zijn nieuwste paradepaardje doet NI daar nog een schepje bovenop. Op zijn jaarlijkse gebruikersevenement NIWeek, begin augustus in Austin, Texas, onthulde het Amerikaanse bedrijf de RF-vectorsignaaltransceiver (VST) PXIE-5644R. Dit systeem combineert een vectorsignaalanalyzer (VSA) en -generator (VSG) met digitale I/O en een door de gebruiker programmeerbare FPGA in één PXI-module. Het resultaat neemt niet alleen minder ruimte in dan twee losse (PXI-gebaseerde) instrumenten, het verbruik ligt ook lager – onder de zestig watt – waardoor er minder hitte vrijkomt en metingen nauwkeuriger zijn. Door de FPGA aan boord is de VST bovendien nog eenvoudiger up-to-date te houden en meer dan tien keer sneller dan traditionele oplossingen (zie kader).
Mimo
De PXIE-5644R heeft een zend- en ontvangstbereik van 65 MHz tot 6 GHz, bij een bandbreedte van 80 MHz. Op 1 GHz is de faseruis -112 dBc/Hz. De ingebouwde zero-IF-ontvanger gebruikt geen tussenliggende frequentie (intermediate frequency, IF) maar zet de inputsignalen gelijk om naar de basisband. De absolute amplitudenauwkeurigheid ligt tussen de 0,35 en 0,55 dB en de gemiddelde ruisdrempel is -161 dBm/Hz. De zender van de PXIE-5644R converteert het basisbandsignaal direct omhoog van DC naar RF op de geconfigureerde oscillatorfrequentie. Het outputvermogen is maximaal +10 dBm en minimaal -168 dBm/Hz. De tuningtijd bedraagt 380 microseconden.
Hart van de PXIE-5644R is een Virtex-6 LX195T-FPGA. Deze Xilinx-chip verzorgt de systeemconfiguratie, de digitale dataverplaatsing en de digitale signaalverwerking. Hij is verbonden met de AD- en DA-converters van de module, zodat hij kan beschikken over alle ruwe data. Daarnaast lopen er rechtstreekse lijntjes van de FPGA naar de PCI Express x4-bus die de verschillende kaarten in het PXI-chassis aan elkaar knoopt, naar de PXI-triggers, naar de PFI 0-connector voor externe triggers, naar het DRam- en SRam-geheugen en naar de digitale I/O, die directe communicatie met het device under test (Dut) mogelijk maakt.
NI levert de PXIE-5644R voorgeprogrammeerd met standaard VSA- en VSG-functionaliteit en inclusief Labview-voorbeeldprojecten en een default virtueel instrumentarium, zodat gebruikers gelijk aan de slag kunnen. Typische toepassing is het testen van de nieuwste draadloosstandaarden, zoals 802.11ac en LTE. Met de FPGA-module van Labview is de code van de Virtex-6 echter naar eigen wens aan te passen. Dat kunnen kleine wijzigingen zijn, bijvoorbeeld om de prestaties te optimaliseren, maar ook grote ingrepen, zoals een compleet herontwerp om een kanaalemulator, een softwaregedefinieerde radio of een andere embedded toepassing te realiseren. NI spreekt van een ’software-designed instrument‘.
In één chassis zijn meerdere PXIE-5644R‘s te steken. De verschillende modules zijn daarbij te synchroniseren door gemeenschappelijke starttriggers, referentieklokken en oscillatoren te gebruiken. Zo zijn eenvoudig complexere configuraties te creëren, zoals multiple input multiple output– (Mimo-) en parallelle testopstellingen.
