基于LabVIEW軟件和PXI模塊化儀器的功率放大器特征

挑戰(zhàn):

　　在不犧牲測(cè)量精度或提高設(shè)備成本的情況下，縮短對(duì)日益復(fù)雜的無(wú)線功率放大器(PA)的特征化時(shí)間。

　　解決方案:

　　使用NI LabVIEW軟件和NI PXI模塊化儀器開(kāi)發(fā)功率放大器特征化系統(tǒng)，讓我們?cè)跍p小資產(chǎn)設(shè)備成本、功率消耗和物理空間的同時(shí)，將測(cè)試吞吐量提高了10倍。

　　我們使用NI PXI，能夠?qū)⑿陆M件的特征化時(shí)間從兩周縮短為大約一天。

　　現(xiàn)有功率放大器特征化技術(shù)的挑戰(zhàn)

　　盡管無(wú)線射頻功率放大器主要被設(shè)計(jì)在單頻帶單模式下工作，現(xiàn)代的功率放大器要滿足更為多樣化的需求。實(shí)際上，現(xiàn)代功率放大器的設(shè)計(jì)可以工作在八個(gè)或更多頻帶下，并且能夠用于包括GSM、EDGE、WCDMA、HSPA+、LTE等多種調(diào)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(cè)試日益復(fù)雜的組件。一個(gè)典型組件完整的特征化過(guò)程需要大約30,000到40,000行數(shù)據(jù)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行完全測(cè)試。使用傳統(tǒng)的機(jī)架射頻測(cè)試設(shè)備，每行數(shù)據(jù)大約需要10秒收集，這樣每個(gè)獨(dú)立組件需要超過(guò)110小時(shí)進(jìn)行測(cè)試。

　　設(shè)計(jì)替代的PXI測(cè)試系統(tǒng)

　　為解決縮短射頻組件特征化測(cè)試時(shí)間的挑戰(zhàn)，我們基于NI PXI、LabVIEW和NI TestStand，開(kāi)發(fā)了功率放大器特征化測(cè)試系統(tǒng)。我們的功率放大器測(cè)試臺(tái)包含以下儀器：

　　•NI PXIe-5673 6.6 GHz矢量信號(hào)發(fā)生器

　　•NI PXIe-5663 6.6 GHz矢量信號(hào)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(shù)字化儀

　　•NI PXI-4110可編程電源

　　•NI PXI-4130功率源測(cè)量單元

　　•NI PXI-2596雙6x1 26 GHz多路復(fù)用器

　　•100 Mbit/s數(shù)字I/O模塊

　　•傳統(tǒng)機(jī)架頻譜分析儀

　　•外置功率計(jì)、電源

　　•LabVIEW

　　•NI TestStand

　　•NI GSM/EDGE測(cè)量套件

　　•用于WCDMA/HSPA+的NI測(cè)量套件

　　我們使用LabVIEW軟件更新了現(xiàn)有的測(cè)試計(jì)劃，在NI PXI測(cè)試臺(tái)上完成相同的測(cè)量序列。由于在PXI測(cè)試系統(tǒng)上的測(cè)量速度更快，我們配置特征化序列盡可能使用PXI測(cè)試臺(tái)，僅在需要的時(shí)候才使用傳統(tǒng)的機(jī)架儀器。

　　NI PXI的優(yōu)點(diǎn)

　　決定使用PXI的主要原因是能夠在不犧牲測(cè)量精度的情況下實(shí)現(xiàn)更高的測(cè)量速度。通常，在之前射頻放大器測(cè)試臺(tái)上，射頻測(cè)量所需的時(shí)間占了整個(gè)特征化時(shí)間的絕大部分。PXI利用高速數(shù)據(jù)總線、高性能多核CPU和并行測(cè)量算法實(shí)現(xiàn)了盡可能快的測(cè)試速度。此外，NI GSM/EDGE測(cè)量套件和用于WCDMA/HSPA+的NI測(cè)量套件使用合成測(cè)量，所有測(cè)量可以使用一組I/Q數(shù)據(jù)完成。我們使用這些工具包能夠測(cè)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(jié)果

　　通過(guò)使用PXI完成功率放大器測(cè)試臺(tái)的大部分測(cè)量，我們將功率放大器特征化時(shí)間從兩周縮短為大約24小時(shí)。此外，我們?cè)诿總€(gè)GSM、EDGE和WCDMA測(cè)量測(cè)試中都觀察到了測(cè)量時(shí)間的顯著改進(jìn)。表1 比較了傳統(tǒng)測(cè)試臺(tái)和PXI測(cè)試臺(tái)的測(cè)量時(shí)間和速度提升。

　　在單個(gè)測(cè)量序列中，PXI測(cè)試臺(tái)完成快了6至11倍。時(shí)間是基于100幀的測(cè)量得到的。

　　結(jié)論

　　因?yàn)槲覀兪褂昧薔I PXI模塊化儀器，在無(wú)需犧牲測(cè)量精度的前提下顯著縮短了射頻功率放大器的特征化時(shí)間。我們以比原來(lái)傳統(tǒng)儀器解決方案相同或更低的成本，構(gòu)建了全新的PXI測(cè)試系統(tǒng)。我們還預(yù)期會(huì)在未來(lái)的測(cè)試系統(tǒng)中使用NI PXI。