為汽車無線電和GPS提供測試系統

作者： Etienne Frenette , Averna，Hans-Joachim Tepper Tepper - IAV Automotive Engineering

“如今，NI PXI 技術的高通量射頻數據流盤能力使我們在記錄回放所有使用中常見的模擬和無線信號以及各色各樣的信號損失均很有效 。”

挑戰

開發一個針對汽車無線電和全球定位系統(GPS)接收器的射頻(RF)信號測試解決方案，減少耗時且昂貴的現場測試，同時進一步提高設備的質量。

解決方案：

Averna 的工程師利用 NI PXI 產品高帶寬的優勢，實現了一個完整的解決方案，記錄真實世界的射頻信號、信號損失以及環境數據，用于在實驗室內很方便地回放;而且，為了從長遠的角度提高測試效率，Averna 聯同用戶創建了共同的用戶參考庫。

給汽車制造商提供優質產品

全球總部位于德國的 IAV 汽車工程公司是汽車工業內全球頂尖的工程和設計服務提供商之一，為世界上最有名的汽車制造商和零配件供應商效力，包括奧迪、賓利、寶馬、克萊斯勒、戴姆勒、福特、通用汽車、保時捷和大眾。

該公司最近為一家德國頂尖的汽車制造商測試和驗證車載收音機和導航系統。IAV 必須在這些裝置上進行全面的射頻信號測試，包括 AM/FM,RDS,TMC,DAB/DMB,GPS 和 HD Radio(IBOC)，并達到歐洲所有常見模擬和數字無線標準。他們利用多種函數測試各種設備模型，覆蓋多種類型的廣播節目，例如搖滾、爵士、古典和對話類節目。另外，從倫敦市中心陽光明媚的白天到法國阿爾卑斯山盤山公路上的雪夜里，這些設備必須在整個歐洲的所有環境和駕駛條件下進行測試。為滿足客戶的嚴格技術規范，IAV 必須在成千上萬個可能的測試案例中保證一流的產品質量。

尋找可再現和重復的測試方法

作為評估的一部分，首先在實驗室里，IAV 用典型信號發生器進行靜態測試和驗證，以測量如臨界值、靈敏度和信噪比等指標。然而，許多存在問題的射頻信號現象只能在動態環境中，如行駛的車輛中才會出現。這些信號損失包括當信號從城市摩天大廈反彈時產生的多路干擾，或者與天氣相關(霧和雨)造成的衰減和失真。數學模型和測試文件庫在模擬這些衰減時會有不足之處。

因此，IVA 每年派幾十名專業聽眾在公路上對所有可能的測試實例檢測信號毛刺。然而，因為這個辦法不具有重復性 —— 測試工程師每次都需要為每個特定的無線電模型和信號而奔波，該方法既費時又昂貴。

IAV 需要集合不同對照點的信號數據庫，在同信號不同條件、同條件不同信號和其它組合下，以協助評估不同設備。他們需要測試方法具有可重復性，盡可能提高測試和驗證的效率。

利用 NI PXI 的記錄回放功能

為了幫助解決這些挑戰，IAV 與來自 National Instruments 系統聯盟伙伴 Averna 公司的工程師合作。IAV 通過 Averna 射頻信號記錄回放系統 —— 這是一個記錄真實世界信號，并且可以隨意回放的交鑰匙系統，用作實驗室分析，以及全球接收機測試儀(URT)平臺的一部分。

我們利用NI PXIe-1065機箱、NI PXIe-8106 嵌入式控制器、NI PXIe-5672 矢量信號發生器和 NI PXI-5661 矢量信號分析儀創建記錄回放系統。這些關鍵技術能實現從射頻模塊到硬盤驅動器高達每槽 2GB/s 的專用帶寬實時數據流盤，以及高性能定時和同步功能。另外，我們利用 NI LabVIEW 軟件的靈活性設計軟件組件，同時把系統封裝在防噪抗干擾的射頻屏蔽箱里，可用于可移動用途。該系統有 DC/AC 轉換器、帶自動增益控制(AGC)的可優化信號采集的前置放大器系統和多媒體信號記錄能力。利用NI的商業現成組件，我們創建了一個交鑰匙系統，用戶從研發的開始階段就能使用，這些組件已經預先安裝好，且不需要開發應用軟件。

建立客戶射頻測試信號庫

IAV 的工程師們能攜帶由帶直流電源供電(與車載電池相連)的記錄回放系統，在卡車或汽車后座進行測試。將天線連接至系統后，測試工程師通過一臺筆記本電腦和局域網訪問圖形用戶界面(GUI)，記錄動態信號，同時控制信號的頻率、帶寬和增益。IAV 利用此方法記錄大量廣播和導航信號，以建立一個專有的測試文件庫，方便隨時回放。

為進一步加強該文件庫，IAV 記錄廣播和 GPS 數據以分析環境背景對信號的影響。例如，IAV 能記錄當出現信號損失時車輛的準確位置，以及當時的天氣和路況。因為不需要進行太多現場測試，通過將待測設備置于真實世界的信號和損失環境中，IAV 工程師能投入更多時間進一步提高設備質量。

將檢修排故簡單化

利用該記錄回放系統，IAV 現在能立即與設備制造商、零件制造商和汽車制造商分享記錄數據，因此，各方可在同樣信號、損失和環境背景下充當車載收音機和導航設備的故障檢修員，共同找到問題的根源。因此，那些負責產品質量的工程師，可以遠程診斷設備。

“當你與世界上最負盛名的汽車制造商打交道，質量是最受關心的。”IAV 一測試工程師Hans Joachim Tepper 說，“NI PXI 技術的高通量射頻信號流盤能力使我們在記錄回放所有使用中常見模擬和無線信號以及各色各樣的信號損失均很有效 。Averna 的 URT 記錄回放系統有助于將這些性能整合在一起，并提供我們所需的可重復性，以滿足客戶嚴格的標準。我們相信這個方案有助于顯著提高長期測試效率。”

抗干擾射頻屏蔽箱

基于NI PXI產品的高帶寬射頻信號記錄回放儀

NI PXI技術進行高效的 GPS 信號測試