Тестирование и диагностика в радиоэлектронных системах передачи информации

241

Многофункциональная система сбора данных PXI/CompactPCI

Модульные измерительные системы, базирующиеся на открытом промышленном стандарте PXI (PCI eXtention for Instrumentation) обеспечивают высокую производительность. PXI система (Рисунок 3.3.1) представляет собой шасси на базе встроенной высокоскоростной шины PCI, в которое могут быть установлены модули ввода/вывода. Использование шины PCI обеспечивает значительно большую производительность по сравнению с другими архитектурами, Кроме того, PXI имеет дополнительные линии тактирования и синхронизации, что обеспечивает высокий уровень интеграции отдельных модулей, необходимый при создании измерительных и упраляющих систем

Рис. 5.24. Многофункциональная система сбора данных PXI/CompactPCI

Шасси PXI/CompactPCI

National Instruments производит ряд различных PXI шасси (Рисунок 3.3.1.1) для приложений измерений и автоматизации. Преимуществами этих шасси является высокоскоростная шина передачи данных и надёжный дизайн корпуса. Каждое PXI шасси может использоваться для работы с PXI и CompactPCI модулями.

242

Рис. 5.25. Шасси PXI/CompactPCI

Радиоизмерительное оборудование

Компания National Instruments предлагает широкий спектр радиоизмерительного оборудования для создания масштабируемых систем самого разного назначения, начиная со стандартных измерительных станций с возможностью генерации и анализа определенных типов радиосигналов, заканчивая специализированными многоканальными комплексами реального времени для радиомониторинга и радиоэлектронной борьбы.

Векторные анализаторы ВЧ-сигналов

Компания National Instruments предлагает векторные анализаторы сигналов формата PXI,

позволяющие работать с ВЧ-сигналами в диапазоне до 6.6 ГГц и полосе до 50 МГц.

Анализаторы сигналов программируются в среде LabVIEW и позволяют проводить измерение спектральных характеристик сигналов, различные виды демодуляции и обработки сигналов.

243

Рис. 5.26. Векторные анализаторы ВЧ-сигналов

Характеристики:

Векторный анализ ВЧ-сигналов до 6.6 ГГц;

Мгновенная полоса до 50 МГц;

Конфигурируемые пользователем измерения спектральных характеристик (мощность

вполосе, пиковая мощность, мощность в соседнем канале т. д.);

Детектирование модулированных сигналов AM, FM, PM, ASK, FSK, MSK, GMSK, PSK, QPSK, PAM, QAM и анализ качества модуляции;

Запись ВЧ-сигналов на жесткий диск;

До 256 МБ встроенной памяти.

Таблица 5.3. Технические данные различных конфигураций векторных анализаторов

частоте 1 ГГц

Генераторы ВЧ-сигналов

Широкий набор генераторов сигналов PXI позволяет проводить генерацию модулированных ВЧ-сигналов в диапазоне до 6.6 ГГц и полосе 100 МГц с жесткого диска или банков памяти. Благодаря возможности программирования в среде LabVIEW, они обладают непревзойдёнными функциональностью и гибкостью, требуемыми для решения задач автоматизации и тестирования.

244

Рис. 5.27. Генераторы ВЧ-сигналов

Характеристики:

Формирование ВЧ-сигналов до 6.6 ГГц;

Мгновенная полоса до 100 МГц;

Формирование модулированных сигналов AM, FM, PM, ASK, FSK, MSK, GMSK, PSK, QPSK, PAM, QAM;

Воспроизведение и генерация сигналов с жесткого диска;

До 512 МБ встроенной памяти.

Таблица 5.3. Технические данные различных конфигураций генераторов ВЧ-сигналов

245

(при QPSK)

Векторный анализатор цепей PXIe-5630

Векторный анализатор цепей в формате PXI NI PXIe-5630, предназначен для измерения таких характеристик, как: S-параметры, КСВ, групповая задержка, вносимые потери и коэффициент отражения у различных ВЧ-узлов и систем. PXIe-5630 выполнен, занимает всего два слота в шасси PXI Express, объединяя в себе перестраиваемый генератор и анализатор ВЧ-сигналов.

Рис. 5.28. Векторный анализатор цепей PXIe-5630

Характеристики:

Диапазон рабочих частот - от 10 МГц до 6 ГГц;

Динамический диапазон - >110 дБ;

Точность - < ± 0.1 дБ, 0.1 град. (типовая);

Скорость перестройки - 400 мкс/точка (типовая);

Число точек - 3201;

Разрешение по частоте -10 Гц - 30 кГц;

Собственный уровень шума - < -125 дБм/Гц;

Диапазон по мощности - от -35 дБм до +5 дБм.

246

Цифровой модулятор/демодулятор FlexRIO

NI FlexRIO - это прибор PXI/PXI Express, состоящий из модуля с программируемой ПЛИС для цифровой обработки данных и адаптерного модуля для ввода/вывода аналоговых и цифровых сигналов. В радиоизмерительных приложениях FlexRIO, как и IF RIO можно использовать для исполнения алгоритмов цифровой обработки сигналов в реальном времени.

Рис. 5.29. Цифровой модулятор/демодулятор FlexRIO

Радиочастотные коммутаторы и реле

Радиочастотные коммутаторы могут применяться в комплексных измерительных системах, в которых необходимо осуществлять последовательное измерение сигналов одним анализатором с нескольких каналов тестируемых устройств либо подавать один и тот же радиосигнал на несколько испытуемых узлов одновременно.

247

ВЧ-реле могут использоваться в радиоизмерительных системах на базе PXI, например, в

качестве антенных коммутаторов, позволяя работать попеременно на прием и передачу радиочастотных сигналов, переключая между собой вход векторного анализатора и выход векторного генератора радиосигналов.

Рис. 5.30. Радиочастотные коммутаторы и реле

Характеристики:

Рабочий диапазон частот до 26.5 ГГц;

Коммутация до 32 ВЧ-сигналов в одном модуле;

Мультиплексорные, матричные переключатели, СВЧ-реле;

Минимальные вносимые потери, КСВ, максимальный уровень развязки разомкнутого канала;

Встроенная память и детерминированный во времени опрос каналов;

Изоляция свыше 70 дБ в диапазоне частот от 3 до 8 ГГц.

Конвертер частоты вниз в диапазоне до 26.5 ГГц

Конвертер частоты компании Phase Matrix может использоваться в системе PXI для расширения частотного диапазона векторных анализаторов сигналов PXIe-5663. Конвертер состоит их формирователя гетеродинных сигналов PXI-1450, конвертера частоты вниз PXI1420 и преселектора PXI-1410. Например, для переноса сигналов частотой выше 2.9 ГГц может использоваться конвертер PXI-1420 в сочетании с гетеродином PXI-1450.

248

А при входном сигнале частотой ниже 2.9 ГГц - векторный анализатор сигналов PXIe-

5663. За оцифровку ПЧ в такой конфигурации отвечает оцифровщик NI PXIe-5622. А

преселектор PXI-1410 предназначен для коммутации и фильтрации входных сигналов.

Рис. 5.31. Конвертер частоты вниз

Характеристики

Диапазон частот от 2.75 ГГц до 26.5 ГГц;

Выход ПЧ от 100 кГц до 425 МГц;

Время перестройки гетеродина порядка 500 мкс.

Измерители мощности

Для прецизионного измерения мощности, компания National Instruments предлагает две модели измерителей мощности: NI USB-5680 (диапазон частот до 6 ГГц) и USB-5681

(диапазон частот до 18 ГГц).

249

Рис. 5.32. Измерители мощности

Характеристики:

Широкий диапазон частот от 10 МГц до 18 ГГц;

Широкий динамический диапазон 60 дБм (от -40 дБм до +20 дБм);

Точность по амплитуде до ±0.13 дБ;

Дополнительные режимы временного анализа «Scope» и «Time Slot» (USB-5681);

Потребление тока: 100мА (USB-5680), 150 мА (USB-5681).

ВЧ-предусилители и аттенюаторы

Использование двухканальных программируемых усилителей ВЧ-сигналов NI PXI-

5690/5691 с векторными анализаторами сигналов NI PXIe-5663/5661 (диапазон частот до 6.6

ГГц) позволяет значительным образом снизить уровень шума по входу вплоть до -163

дБм/Гц.

Совместное использование двухканальных программируемых ВЧ–аттенюаторов NI PXI-

5695 и генераторов ВЧ-сигналов NI PXIe-5673/5672 позволяет точно контролировать мощность сигналов в диапазоне ослабления до 60 дБ с типовым КСВ в 1.2:1. Это позволяет значительно увеличить динамический диапазон векторного генератора сигналов и является важным фактором при оценке чувствительности приемных устройств.

250

Рис. 5.33. ВЧ-предусилители и аттенюаторы

Программная платформа LabVIEW, рассмотренная в данной работе, применяемая в сочетании с продуктами компании National Instruments позволяет уйти от использования большинства аналогового оборудования, упростить и ускорить работу по обработке и сбору данных, объединить различные приборы в один многофункциональный комплекс с удобным управлением через ПК.

В частности, в радиоэлектронике и телекоммуникациях многофункциональные комплексы National Instruments позволяют вести работу с сигналами от нескольких кГц до нескольких ГГц.