FPGA增強(qiáng)RF儀器應(yīng)用

FPGA是一種可以重復(fù)改變組態(tài)的電路，可讓設(shè)計(jì)者進(jìn)行編程的邏輯閘元件，特別適用于產(chǎn)品開發(fā)時(shí)必須不斷變更設(shè)計(jì)的應(yīng)用，以有效加速產(chǎn)品上市時(shí)間。而FPGA電路的特性，特別適合用于軟體定義的測(cè)試系統(tǒng)架構(gòu)，這也正式目前NI推出軟體定義RF測(cè)試儀器的最大優(yōu)勢(shì)。

其實(shí)，回顧過去這幾十年，無線通訊成為科技產(chǎn)業(yè)顯學(xué)，而透過軟體定義的RF測(cè)試系統(tǒng)架構(gòu)也隨之越來越熱門。現(xiàn)在幾乎每一種商用現(xiàn)成(Commercial Off-The-Shelf;COTS)自動(dòng)化RF測(cè)試系統(tǒng)都開始采用應(yīng)用軟體，其便利處在于可以透過匯流排界面，直接銜接儀器使用。

只不過，RF應(yīng)用越來越復(fù)雜，這讓工程師遭遇更多測(cè)試方面的挑戰(zhàn)，也就是功能需求越來越高，但測(cè)試時(shí)間與成本卻無法成正比增加。雖然測(cè)試量測(cè)運(yùn)算式、匯流排速度與CPU速度等方面的進(jìn)步，有助于縮短測(cè)試時(shí)間，然而這還不夠讓測(cè)試時(shí)間有大幅的縮短。還必須更進(jìn)一步深入改良，才有辦法解決RF測(cè)試應(yīng)用日漸復(fù)雜的問題。

正是為了滿足速度與彈性的需求，COTS RF測(cè)試儀器增強(qiáng)了對(duì)于FPGA的使用。FPGA是可再程式化的電路，透過設(shè)計(jì)者自行設(shè)定，可將軟體開發(fā)環(huán)境加入客制化的硬體功能。盡管將FPGA用于RF測(cè)試儀器算是令人耳目一新的創(chuàng)舉，但通常這些FPGA僅具有特殊用途的固定功能，開放客制化的空間不大。

就這一點(diǎn)來看，使用者可設(shè)定功能的FPGA，明顯勝過封閉式固定功能的FPGA。有了可設(shè)定功能的FPGA，設(shè)計(jì)者即可將RF儀器客制化，進(jìn)而滿足特定的應(yīng)用需求。

向量訊號(hào)收發(fā)器(Vector Signal Transceiver;VST)是針對(duì)客制化需求而生的全新儀器，結(jié)合了向量訊號(hào)產(chǎn)生器(Vector Signal Generator;VSG)與向量訊號(hào)分析器(Vector Signal Analyzer;VSA)，再搭配FPGA架構(gòu)的即時(shí)訊號(hào)處理與控制功能，讓設(shè)計(jì)人員可以即時(shí)進(jìn)行軟體的修改，讓儀器直接進(jìn)行客制化功能。

NI所開發(fā)的全球首創(chuàng)VST，配備使用者可設(shè)定功能的FPGA，可將客制運(yùn)算式直接加入儀器的硬體設(shè)計(jì)。這樣的軟體設(shè)計(jì)方式，可讓VST同時(shí)兼具軟體定義無線電(Software-Defined Radio;SDR)架構(gòu)的彈性，以及RF儀器等級(jí)的效能。這是一項(xiàng)創(chuàng)舉，RF儀器從此有了全新的面貌與應(yīng)用。