為汽車無線電和GPS提供測試系統(tǒng)

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

“如今，NI PXI 技術(shù)的高通量射頻數(shù)據(jù)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(zhàn)

開發(fā)一個針對汽車無線電和全球定位系統(tǒng)(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(xiàn)場測試，同時進一步提高設(shè)備的質(zhì)量。

解決方案：

Averna 的工程師利用 NI PXI 產(chǎn)品高帶寬的優(yōu)勢，實現(xiàn)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(huán)境數(shù)據(jù)，用于在實驗室內(nèi)很方便地回放;而且，為了從長遠的角度提高測試效率，Averna 聯(lián)同用戶創(chuàng)建了共同的用戶參考庫。

給汽車制造商提供優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品

全球總部位于德國的 IAV 汽車工程公司是汽車工業(yè)內(nèi)全球頂尖的工程和設(shè)計服務(wù)提供商之一，為世界上最有名的汽車制造商和零配件供應(yīng)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(dǎo)航系統(tǒng)。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(shù)字無線標(biāo)準(zhǔn)。他們利用多種函數(shù)測試各種設(shè)備模型，覆蓋多種類型的廣播節(jié)目，例如搖滾、爵士、古典和對話類節(jié)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(shè)備必須在整個歐洲的所有環(huán)境和駕駛條件下進行測試。為滿足客戶的嚴格技術(shù)規(guī)范，IAV 必須在成千上萬個可能的測試案例中保證一流的產(chǎn)品質(zhì)量。

尋找可再現(xiàn)和重復(fù)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(fā)生器進行靜態(tài)測試和驗證，以測量如臨界值、靈敏度和信噪比等指標(biāo)。然而，許多存在問題的射頻信號現(xiàn)象只能在動態(tài)環(huán)境中，如行駛的車輛中才會出現(xiàn)。這些信號損失包括當(dāng)信號從城市摩天大廈反彈時產(chǎn)生的多路干擾，或者與天氣相關(guān)(霧和雨)造成的衰減和失真。數(shù)學(xué)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(yè)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(fù)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(shù)據(jù)庫，在同信號不同條件、同條件不同信號和其它組合下，以協(xié)助評估不同設(shè)備。他們需要測試方法具有可重復(fù)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(zhàn)，IAV 與來自 National Instruments 系統(tǒng)聯(lián)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(tǒng) —— 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(tǒng)，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(fā)生器和 NI PXI-5661 矢量信號分析儀創(chuàng)建記錄回放系統(tǒng)。這些關(guān)鍵技術(shù)能實現(xiàn)從射頻模塊到硬盤驅(qū)動器高達每槽 2GB/s 的專用帶寬實時數(shù)據(jù)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(shè)計軟件組件，同時把系統(tǒng)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(tǒng)有 DC/AC 轉(zhuǎn)換器、帶自動增益控制(AGC)的可優(yōu)化信號采集的前置放大器系統(tǒng)和多媒體信號記錄能力。利用NI的商業(yè)現(xiàn)成組件，我們創(chuàng)建了一個交鑰匙系統(tǒng)，用戶從研發(fā)的開始階段就能使用，這些組件已經(jīng)預(yù)先安裝好，且不需要開發(fā)應(yīng)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(tǒng)，在卡車或汽車后座進行測試。將天線連接至系統(tǒng)后，測試工程師通過一臺筆記本電腦和局域網(wǎng)訪問圖形用戶界面(GUI)，記錄動態(tài)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(dǎo)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(shù)據(jù)以分析環(huán)境背景對信號的影響。例如，IAV 能記錄當(dāng)出現(xiàn)信號損失時車輛的準(zhǔn)確位置，以及當(dāng)時的天氣和路況。因為不需要進行太多現(xiàn)場測試，通過將待測設(shè)備置于真實世界的信號和損失環(huán)境中，IAV 工程師能投入更多時間進一步提高設(shè)備質(zhì)量。

將檢修排故簡單化

利用該記錄回放系統(tǒng)，IAV 現(xiàn)在能立即與設(shè)備制造商、零件制造商和汽車制造商分享記錄數(shù)據(jù)，因此，各方可在同樣信號、損失和環(huán)境背景下充當(dāng)車載收音機和導(dǎo)航設(shè)備的故障檢修員，共同找到問題的根源。因此，那些負責(zé)產(chǎn)品質(zhì)量的工程師，可以遠程診斷設(shè)備。

“當(dāng)你與世界上最負盛名的汽車制造商打交道，質(zhì)量是最受關(guān)心的。”IAV 一測試工程師Hans Joachim Tepper 說，“NI PXI 技術(shù)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(tǒng)有助于將這些性能整合在一起，并提供我們所需的可重復(fù)性，以滿足客戶嚴格的標(biāo)準(zhǔn)。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(chǎn)品的高帶寬射頻信號記錄回放儀

NI PXI技術(shù)進行高效的 GPS 信號測試