概覽
本文討論了巔峰對決：NI 5665 與傳統(tǒng)臺式儀器對比 這一視頻中所演示的設(shè)置細節(jié),。在此演示中，比較了NI PXIe-5665與Agilent PXA的測試性能與速度,。視頻并不是關(guān)于兩個儀器的技術(shù)指標(biāo)對比,，而是現(xiàn)場測試的對比。
硬件設(shè)置
在LTE和WCDMA測試中,，使用了NI PXIe-5673矢量信號發(fā)生器,。濾波器僅用于WCDMA信號，以盡量減少本底噪聲,。在線性度測試中,，使用了兩個CW信號源生成的單頻信號，并通過一個小型合并器電路進行合并,。所有的信號將通過分路器分別傳給NI PXIe-5665 VSA 和Agilent PXA,。
圖 1. 硬件設(shè)置和連接
此項設(shè)置確保傳輸至NI PXIe-5665 和 Agilent PXA的信號是相同的。
注意：經(jīng)過分路器后,，信號會略有損失,。
所使用的儀器
NI PXIe-5665 14 GHz高性能矢量信號分析儀 NI PXI-2596 26.5 GHz 4x1雙RF多路復(fù)用器 NI PXIe-5673 6.6 GHz矢量信號發(fā)生器 NI PXIe-1075 18槽3U PXI Express機箱，安裝PXIe-8133嵌入式控制器 小型合并器電路 小型分路器電路 Agilent N9030A PXA信號分析儀（N9030A-513,，N9030A-B40,，N9030A-MPB，N9030A-P03） SMA至SMA線纜（3套） WCDMA SAW 濾波器（標(biāo)稱頻率248.6 MHz） 相位矩陣快速同步模塊/NI PXIe-5652信號發(fā)生器 (2套)
圖2.硬件設(shè)置,，儀器及其連接方式展示
儀器控制與數(shù)據(jù)傳輸
NI PXIe-5665放置于安裝有PXIe-8133控制器的PXIe-1075機箱內(nèi),，使用PXI Express技術(shù)從儀器向上位機PC傳輸數(shù)據(jù)。Agilent PXA通過LXI總線（以太網(wǎng)）進行控制,。PXA通過LXI總線傳輸數(shù)據(jù)所需時間為900 µs,；而基于PCI Express總線技術(shù)的NI PXIe-565只需1 µs。如圖3所示,，PXI Express的帶寬為1 GB/s,，而延遲則少于1 µs。
圖3. 各種儀器控制總線的帶寬與延遲對比圖
軟件設(shè)置
主要使用的編程語言為 NI LabVIEW,?？刂芇XIe-5665所使用的工具包和驅(qū)動程序如下：
NI LTE 測量套件 NI WCDMA/HSPA+測量套件 NI-RFSA驅(qū)動 NI LabVIEW 調(diào)制解調(diào)工具包
在Agilent PXA中載入了如下軟件：
LTE測量應(yīng)用程序 WCDMA測量應(yīng)用程序 相位噪聲測量應(yīng)用程序
通過LabVIEW 和儀器控制驅(qū)動程序，基于SCPI指令對PXA進行控制,。
LTE 協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)細節(jié): 所生成的LTE 標(biāo)準(zhǔn)信號是一個UPLINK信號,，其中心頻率為1 GHz,，帶寬為5 MHz，強度為-10 dBm,。
NI PXIe-5665和Agilent PXA都會生成5個平均值,。
WCDMA 協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)細節(jié):所使用的濾波器為SAW 濾波器，標(biāo)準(zhǔn)頻率為248.6 MHz,，帶寬為 6 MHz,。WCDMA 是一個DPCCH UPLINK信號，其中心頻率為248.6 MHz,。
測試結(jié)果
WCDMA ACPR測試
注意：我們并不是要對分析儀的最佳ACPR性能進行測試,，而只是測量在現(xiàn)有設(shè)置基礎(chǔ)上的最佳結(jié)果。使用SAW濾波器是為了讓上 下相鄰頻道的測量結(jié)果更佳,。
在WCDMA ACLR測試中,，Agilent PXA和NI PXIe-5665讀取相鄰頻道中約-81 dBc的信號。對于兩種設(shè)備均按如下方式設(shè)置：
噪聲校正（Agilent PXA的 IBW模式） 30kHz RBW 0 dB衰減 10個平均值
重要提示：所計算的時間為采集時間+測量時間+GPIB/LAN總線的傳輸時間
使用Agilent PXA時,，被傳回至主機的只有ACPR 讀取信息,，而并不是完整的軌跡。
在一個典型的測試現(xiàn)場中,，測試工程師需要將讀數(shù)傳回至主機,，并進行“通過/失敗”類的測試，因此需要將此時間考慮在內(nèi),。而且,，對于視頻中的所有演示試驗，都進行了10次的平均運算,。測試工程師通常是需要進行一些平均運算,，使得測量結(jié)果更精確。
Agilent PXA的其它選項
PXA還有一個可選的模式,，即無噪聲校正的快速ACPR選項,。使用快速ACPR選項，會損失一些動態(tài)范圍,。NI PXIe-5665則無此限制,，所有的測量均通過噪聲校正，并對速度進行優(yōu)化,。
|
|
|
Agilent PXA |
NI 5665 |
||
|
平均狀態(tài) |
|
時間 (ms) |
ACPR (dBc) |
時間 (ms) |
ACPR (dBc) |
|
開啟平均 |
快速ACPR模式 |
180 |
-75 |
30 |
-75 |
|
|
IBW 模式 |
420 |
-82 |
NA |
-81 |
|
關(guān)閉平均 |
快速ACPR模式 |
60 |
-75 |
5 |
-75 |
|
|
IBW 模式 |
100 |
-81 |
NA |
-81 |
圖4.此圖展示了PXA 的快速模式,。若在設(shè)置中使用SAW濾波，則可實現(xiàn)的最佳ACPR值大約為-75 dBc,。
圖5.使用IBW 模式和噪聲校正時,，你可以在上通道實現(xiàn)-82 dBc，這一數(shù)值與使用NI PXIe-5665達到的數(shù)值接近,。
圖6.正如視頻中所示,，NI 5665可以在開啟平均和噪聲校正的情況下實現(xiàn)-81 dBc的測量，同時其速度也要比Agilent PXA快14-15倍,。
TOI測試
在此測試中,，我們將生成中心頻率相差1MHz的兩個單頻信號。如果兩個信號源之間沒有足夠的間隔,，信號源所產(chǎn)生的互調(diào)失真會掩蓋被測接收機的失真,。 每個信號源輸出口的AtlanTec（ACC - 20010系列）隔離器、Mini -Circuits
IP3 Lower = P1 + (P2- IMD lower)/2
IP3 Upper = P2 + (P1 - IMD Upper)/2
以下設(shè)置對于兩個儀器都適用,。
o0 dB衰減
o 01 kHz RBW
o無平均值
圖7. NI PXIe-5665和Agilent PXA的三階信號成分。NI PXIe-5665的三階信號成分的絕對強度接近-95 dBm,。
測量
Agilent PXA
NI 5665
上TOI ,，0 dB 衰減
+20 dBm
+27 dBm
下TOI， 0 dB 衰減
+19 dBm
+26 dBm
如果使用更多的衰減,，那么你可以獲得更多的TOI測量結(jié)果,。
列表模式測試
在列表模式測試中，生成了一個1GHz的信號,，并使用Agilent PXA和NI PXIe-5665進行讀取,。隨機選擇2、 5,、10 或14 GHz的諧波,，因為兩個儀器的測試結(jié)果以3.6GHz頻點為界都會發(fā)生變化，而我們希望能正確地測量跳躍到更高次的諧波所需的時間,。雖然這并不是一個標(biāo)準(zhǔn)的測試,，但是它最好地展示了兩個儀器在列表模式測試中的靈活性。
注意：對兩個儀器均使用列表模式,。
總時間由列表模式中的掃描時間+每個頻率跳躍峰值搜索時間+數(shù)據(jù)返回至兩臺儀器的主機所需時間組成,。
Agilent PXA所需時間 (ms)
NI 5665所需時間(ms)
列表模式所需時間+峰值檢測時間
700
400
圖8.在NI PXIe-5665和Agilent PXA上使用列表模式。相比大多數(shù)列表模式測試,，NI 5665 要快1.5-2倍,。
圖9. 遠程使用Agilent PXA列表模式，在上述條件下需要700ms的時間,。
注意：Agilent PXA針對某些諧波上進行了優(yōu)化,。NI 5665 則是在所有的列表模式測試中速度快1.7-2倍。
EVM測量
在EVM測試中,，使用NI PXIe-5673矢量信號發(fā)生器生成一個LTE信號,。兩個儀器均使用如下設(shè)置：
NI PXIe-5665
Agilent PXA
EVM 測量 (RMS)
.15%
.29%
所需時間 (ms)
390
1200
圖 10. 使用Agilent PXA 和 NI PXIe-5665進行LTE EVM 測試,。
使用可編程的FPGA進行在線處理
圖 11. 將信號處理移至FPGA上進行可以節(jié)省時間。
NI FlexRIO非常靈活,，可以作為一個協(xié)處理器,。在這一演示的設(shè)置中，所有來自PXIe-5665的數(shù)據(jù)都是在FPGA上進行處理,；而在之前的演示設(shè)置中,，數(shù)據(jù)是在嵌入式處理器中進行處理。這一特性的應(yīng)用非常廣泛,，例如硬件處理的算法,、協(xié)議實現(xiàn)以及實時激勵-響應(yīng)等應(yīng)用。
測試時間比較（包含設(shè)置時間）
前面所有的測試演示都只針對單次測量的時間,。而在本項測試中,，除了測量時間以外，還將考慮設(shè)置時間,。這在包含多種測試標(biāo)準(zhǔn)的自動化測試（例如功率放大器測試）之中很有必要,。
圖 12. 若考慮設(shè)置時間，NI 5665的速度要快20倍,。
總結(jié)
對于一個典型的測試設(shè)置來說,，相對于使用Agilent PXA，NI PXIe-5665能夠提供相同或者更好的性能,，而且在大多數(shù)測試中要快14-15倍,。同時，NI PXIe-5665的成本要比傳統(tǒng)臺式儀器小得多,。在下表中,，對NI 5665以及相對應(yīng)的Agilent PXA價格進行了比較。
頻率范圍
PXA
(基于2011年8月9日,，Agilent.com網(wǎng)站上的價格)
NI PXIe-5665
10 Hz 至 13.6 GHz
$61,956
$54,999
50 MHz BW
(Agilent可實現(xiàn)40 MHz)
$15,435
已包含
電子衰減,， 3.6 GHz
$3,093
已包含
前置放大， 3.6 GHz
$1,900
已包含
微波預(yù)選旁通
$5,361
已包含
PXIe機箱&MXIe控制器
已包含
起價
$3,1981
總計
$87,745
$58,197
可節(jié)省29%
在自動化測試系統(tǒng)中,，PXI機箱和MXI控制器的花費通常被系統(tǒng)中的所有儀器均攤,。例如，如果一個測試系統(tǒng)中包含兩個NI PXIe-5665矢量信號分析儀,，并插在一個PXIe機箱中,，則機箱和控制器的費用只會發(fā)生一次，因此總的投入要少于2 x $58,597,。然而,，如果一個測試系統(tǒng)中包含兩套PXA，則投入為2 x $87,745。
注意：對于自動化測試應(yīng)用來說,，Agilent PXA和NI PXIe-5665在PC和所選編程語言（如LabVIEW,、CVI、Visual Studio等）方面的投入是相同的,，因此也沒有將其納入到比較當(dāng)中,。
