采用LabVIEW軟件和PXI模塊化儀器的功率放大器特征

挑戰:

　　在不犧牲測量精度或提高設備成本的情況下，縮短對日益復雜的無線功率放大器(PA)的特征化時間。

　　解決方案:

　　使用NI LabVIEW軟件和NI PXI模塊化儀器開發功率放大器特征化系統，讓我們在減小資產設備成本、功率消耗和物理空間的同時，將測試吞吐量提高了10倍。

　　我們使用NI PXI，能夠將新組件的特征化時間從兩周縮短為大約一天。

　　現有功率放大器特征化技術的挑戰

　　盡管無線射頻功率放大器主要被設計在單頻帶單模式下工作，現代的功率放大器要滿足更為多樣化的需求。實際上，現代功率放大器的設計可以工作在八個或更多頻帶下，并且能夠用于包括GSM、EDGE、WCDMA、HSPA+、LTE等多種調制類型。

　　在TriQuint Semiconductor，我們需要在多種頻率、電壓電平、溫度和功率范圍下測試日益復雜的組件。一個典型組件完整的特征化過程需要大約30,000到40,000行數據對設計進行完全測試。使用傳統的機架射頻測試設備，每行數據大約需要10秒收集，這樣每個獨立組件需要超過110小時進行測試。

　　設計替代的PXI測試系統

　　為解決縮短射頻組件特征化測試時間的挑戰，我們基于NI PXI、LabVIEW和NI TestStand，開發了功率放大器特征化測試系統。我們的功率放大器測試臺包含以下儀器：

　　•NI PXIe-5673 6.6 GHz矢量信號發生器

　　•NI PXIe-5663 6.6 GHz矢量信號分析儀

　　•NI PXI-5691 8 GHz可編程射頻放大器

　　•NI PXIe-5122 100 MS/s高速數字化儀

　　•NI PXI-4110可編程電源

　　•NI PXI-4130功率源測量單元

　　•NI PXI-2596雙6x1 26 GHz多路復用器

　　•100 Mbit/s數字I/O模塊

　　•傳統機架頻譜分析儀

　　•外置功率計、電源

　　•LabVIEW

　　•NI TestStand

　　•NI GSM/EDGE測量套件

　　•用于WCDMA/HSPA+的NI測量套件

　　我們使用LabVIEW軟件更新了現有的測試計劃，在NI PXI測試臺上完成相同的測量序列。由于在PXI測試系統上的測量速度更快，我們配置特征化序列盡可能使用PXI測試臺，僅在需要的時候才使用傳統的機架儀器。

　　NI PXI的優點

　　決定使用PXI的主要原因是能夠在不犧牲測量精度的情況下實現更高的測量速度。通常，在之前射頻放大器測試臺上，射頻測量所需的時間占了整個特征化時間的絕大部分。PXI利用高速數據總線、高性能多核CPU和并行測量算法實現了盡可能快的測試速度。此外，NI GSM/EDGE測量套件和用于WCDMA/HSPA+的NI測量套件使用合成測量，所有測量可以使用一組I/Q數據完成。我們使用這些工具包能夠測量例如增益、效率、平整度、ACP、ACLR、EVM和PVT等功率放大器特征。

　　使用PXI得到的結果

　　通過使用PXI完成功率放大器測試臺的大部分測量，我們將功率放大器特征化時間從兩周縮短為大約24小時。此外，我們在每個GSM、EDGE和WCDMA測量測試中都觀察到了測量時間的顯著改進。表1 比較了傳統測試臺和PXI測試臺的測量時間和速度提升。

　　在單個測量序列中，PXI測試臺完成快了6至11倍。時間是基于100幀的測量得到的。

　　結論

　　因為我們使用了NI PXI模塊化儀器，在無需犧牲測量精度的前提下顯著縮短了射頻功率放大器的特征化時間。我們以比原來傳統儀器解決方案相同或更低的成本，構建了全新的PXI測試系統。我們還預期會在未來的測試系統中使用NI PXI。