Annons

VST-instrument med 1 GHz bandbredd

National Instruments presenterar nu en ny generation VST, ”vector signal transceiver”. Jämfört med föregångaren PXIe-5645R har den bland annat, högre bandbredd, större dynamik för att mäta EMV, den täcker ett större frekvensområde, har fem gånger så stor FPGA och har ett kompaktare format: Bara två moduler bred.

Som bilden ovan visar ryms 8 VST-moduler, av den nya generaionen, i ett 18 kortplatsers PXI-chassi.
Dagens elektronik är i stor omfattning byggd på programmerbara komponenter som mikroprocessorer och FPGA. De analoga signalerna omvandlas så snart det är möjligt för att möjliggöra den flexibilitet som programmering ger. Allt högre frekvenser kan samplas eller genereras i A/D- respektive D/A-omvandlare.
Sammantaget betyder detta att exempelvis basstationer för mobiltelefoni har en grundstruktur som är tämligen generell med en frihetsgrad att utformas för att passa nya frekvensband och nya modulationssätt. Strukturen av programmerbara funktioner, analoga/digitala gränssnitt och radiofrekvenskretsar går igen i stort sett i dagens alla smarta apparater som är ”uppkopplade”: PC, smartphones, surfplattor, IoT-enheter, TV-apparater och uppkopplade bilar.
Intressant är att utvecklingen lett fram till mycket komplexa konstruktioner, på basis av ovan nämnda byggstenar, även när det gäller små IoT-relaterade apparater. Tag som exempel den elektronska termostat som Nest har utvecklat. Även sådana kräver komplexa testmetoder och ett anpassningsbart mätsystem.
Programvaran utgör basen

Synsättet – att programvaran skulle vara basen för en mera generell hårdvara – hade grundarna av National Instruments, dr James Truchard och Jeff Kodosky, tidigt: Redan 1986 kom första versionen av LabView. Med denna grafiska programvara skulle man kunna bygga test- och mätsystem på en generell hårdvara.
Dr Truchard uttryckte då som: ”We want to do for engineers what the spreadsheet did for financial analysis”.

Dr James Truchard.

Ett signifikant steg i utvecklingen blev PXI-standarden för hårdvara i modulform. Den togs ursprungligen fram av National Instruments men idag finns det åtskilliga tillverkare av PXI-produkter som moduler och chassin.

Ökande PXI-marknad
I år omsätter PXI-marknaden kring 800 miljoner dollar enligt Frosts & Sullivan. Den beräknas öka till 1900 miljoner dollar år 2021. Under samma år krymper marknaden för den äldre standarden VXI från knappt 100 till ungefär 50 miljoner dollar.

PXI-utvecklingen enligt Frost & Sullivan.

2012 presenterade National Instruments en PXI-modul som gav nya möjligheter för RF-instrument: Vector Signal Transceiver, VST.
Modulen är en kombination av vektormodulerad signalgenerator och vektor-signalanalysator. Tack vare att modulens FPGA-sektion kunde programmeras via LabView (via dess programmodul LabView FPGA som tillval) blev det möjligt att åstadkomma signalbehandling för godtyckliga vågformer.
NI menar att FPGA-sektionen bidrar till att genomföra 10 gånger snabbare mätningar än med instrument av typen ”rack and stack”.

Snabbare
Nya modulationsformer kräver ökad bandbredd. National Instruments andra generation VST, PXIe 5840, har 1 GHz bandbredd.

Den nya VST-modulen PXIe 5840.

Det kan krävas exempelvis vid utvecklingsarbete för digital fördistorsion, LTE advanced Pro och 5G samt vid bredbandiga radarsignaler.
En tumregel vid praktiska mätningar brukar vara att ett instruments dynamik bör vara minst 10 dB bättre än mätobjektets. Även i linjäritetsavseende har andra generationens VST från NI förbättrats. Ett exempel är -50 dB EVM för mätning av det snabba wifi-gränssnittet 802.11ac. För att genomföra det krävs ett instrument med minst -42 dB och kommande 802.11ax, som har 1024 punkter i konstellationsdiagrammet, kräver ytterligare 3 dB. Med andra ord är linjäriteten i PXIe 5840 fullt tillräcklig.

Kompaktare
Den nya VST-modulen är bara två modulenheter bred. Det innebär att 8 VST-moduler för mätningar på ett 8×8 MIMO-system ryms i ett 18 ”slots” PXI-chassi. Se bilden överst! Detta fall drar nytta av bussgränssnittet PCI Express, gen 3, och synkronisering i sub-nanosekundklass.
En annan förbättring är att frekvensområdet nu täcker 9 kHz till 6,5 GHz. Föregångaren täckte 65 MHz till 6 GHz och hade 80 MHz (PXIe-5644r/5645r) eller 200 MHz bandbredd (PXIe-5646r). Samma programvara gäller för de olika varianterna.

 

Comments are closed.