毫米波测试仪器创新

PXI VST的核心在于将宽带矢量信号分析仪、矢量信号发生器、高速数字接口和功能强大的FPGA整合到一台PXI仪器上。NI PXIe-5842 VST可扩展VST架构，针对毫米波频率下日益复杂且充满不确定性的无线标准、协议和技术进行了创新。

^{图1：54 GHz扩频PXIe-5842 VST的详细视图}

PXIe-5842 VST包含PXIe-5842模块和所需的NI PXIe-5655双通道本振(LO)合成器。PXIe-5842仅占用四个PXI Express插槽，提供30 MHz至26.5 GHz的连续频率覆盖，并具备高达4 GHz的瞬时射频带宽和出色的射频性能。

对于带54 GHz频率扩展的PXIe-5842，包含第二个PXIe-5655双LO合成器，为NI RMM-5585远程测量模块中的两个双向射频端口提供额外的两个独立LO。添加了NI PXIe-5563 RF端口开关，以连接被测设备的毫米波端口和DUT IF端口。毫米波配置共占用六个PXI插槽，并包括RMM-5585远程测量模块。

通过添加RMM-5585远程测量模块，PXIe-5842的频率覆盖范围可扩展至54 GHz，且瞬时RF带宽高达2 GHz。RMM-5585可提供与毫米波频率之间的频率转换，并接线至基于PXI的IF子系统。该架构可以尽可能缩短毫米波接口与待测设备之间的距离，由于中频损耗远低于毫米波损耗，这一点至关重要。将功率传输要求应用至较低频率意味着要在重要的毫米波测试端口输出更多功率。

该架构除了能进行独立的频率调谐外，还支持使用单个RMM-5585同时进行发射和接收操作，从而在单台仪器上实现多种不同的测试配置。程序框图见图2。

^{图2： 54 GHz扩频PXIe-5842程序框图}

该架构的另一个优势是可根据需要移除远程测量模块。可移除额外的PXIe-5655双LO合成器、PXIe-5563 RF端口开关和RMM-5585远程测量模块，以访问标准PXIe-5842的全部功能，包括增强的输出功率、更低的平均噪声密度、改进的EVM性能，以及生成和分析具备高达4 GHz瞬时带宽波形的能力。同样，PXIe-5842的现有用户可以升级至毫米波配置，获得毫米波能力，无需额外仪器。所有这些功能共同实现通过单一仪器及平台提供广泛的RF测试与测量能力。

^{​表1：54 GHz扩频PXIe-5842产品规范}

PXIe-5842功能广泛，可简化毫米波测试配置，增强测试覆盖范围内的功能性，并在单个紧密同步的PXI仪器上实现高性能RF测量。

本节将讨论包括宽频率覆盖、具备IF和毫米波(RF)测试端口的多频带覆盖、误差矢量幅度测量性能、相位相干同步及PXI平台多仪器集成等功能。

​​宽频覆盖范围

​无线电频谱的分配一直在不断变化，并保留了不同频段用于无线通信、蜂窝通信、卫星通信、导航和射电天文学。确保可满足未来毫米波应用开发的频率覆盖范围需求至关重要。

PXIe-5842的频率覆盖范围高达54 GHz，可实现对WLAN、UWB、5G FR-1以及最关键的5G FR-2频段(24.25 GHz－52.6 GHz)的全频谱覆盖，这意味着仅需一台仪器即可完成所有这些采用不同标准的测试。其高频率覆盖还使PXIe-5842适用于从UHF至K和V频段的多种航空航天及国防应用。如雷达目标仿真、电子战和卫星通信中的频谱监测，或雷达和卫星通信系统中常用电子扫描阵列(ESA)组件的参数测试。

​图3： 涵盖RF频谱和卫星通信的商业应用飞速发展

​以前，如果要覆盖从低频到毫米波的整个频谱范围，则需要使用2个VST。54 GHz扩频PXIe-5842的最大频率从44 GHz增至54 GHz，仅需一台仪器即可满足覆盖范围需求，同时还覆盖了sub-6 GHz WLAN、蜂窝、物联网等频段。仪器复杂性明显降低，意味着用户能构建出简化毫米波RFIC开发的单一测试平台，从而支持多个不同的应用和频段共存。

​IF和毫米波(RF)测试端口可满足多频带需求

毫米波RFIC扩展了现今的RF信号链设计，增加了频率转换、波束成形和相控阵列辐射的步骤。理想的测试方法需要能够映射到这些测试点，并具有足够的灵活性，以适应设计和需求的演变，同时能够在速度和成本方面进行调整，以满足批量需求。

​^{图4： 配备一个远程测量模块的RF-RF双向测试设置}

为了提供灵活性以适应信号链中每个步骤的不同要求，PXIe-5842 VST配备了双向测试端口，适用于中频(IF)和毫米波(RF)频率。双向测试端口无需在仪器外进行额外的信号调理和切换，可进一步提高测量质量，同时降低整体系统的复杂性。

^{​图5： 配备一个远程测量模块的RF-IF双向测试设置}

PXIe-5842包含2个IF测试端口，可独立使用或与毫米波远程测量模块搭配使用。这些端口提供从30 MHz到26.5 GHz的频率覆盖范围，为上变频器/下变频器或内置频率转换的波束成形器IC等多频设备提供直接接口。这些端口使54 GHz扩频PXIe-5842可以直接与多频设备连接，而不需要额外的仪器或外部信号调理。

毫米波高达2 GHz瞬时带宽

从5G NR与802.11be/bn(Wi-Fi 7/8)等新一代无线技术，到雷达测试与频谱监测等先进航空航天及国防应用，为了不断实现更高的峰值数据速率，更宽信号带宽的需求日益增长。基于快速采样、高线性数模转换器(DAC)和模数转换器(ADC)以及宽带内部校准机制，54 GHz扩频的PXIe-5842可提供高达2 GHz的瞬时的瞬时RF带宽，具有出色的测量精度。

凭借此能力，PXIe-5842适用于高要求场景，如雷达目标仿真、多载波聚合、数字预失真(DPD)算法实现、5G研究与原型验证及实时频谱分析。此外，PXI VST还采用了幅值和相位校正专利算法，在其宽广的瞬时带宽范围内实现了很高的绝对幅值精度和较低的线性相位偏差。

​误差矢量幅度测量性能

PXI VST采用先进的专利IQ校准技术，可为宽带信号提供出众的误差向量幅度(EVM)性能。新一代无线设备的一个重要内在特性是在带宽不断增加的基础上对EVM的性能要求更加严格。基于较高阶的调制方案和宽带多载波信号配置，当今无线设备的RF前端需要有更好的线性度和相位噪声才能提供所需的调制性能。因此，用于无线设备测试的测试仪表必须提供更精准的RF性能。PXIe-5842可为5G NR等高阶调制方案提供一流的EVM性能。

​表2：54 GHz扩频PXIe-5842功能测量EVM

​相位相干同步

54 GHz扩频PXIe-5842的模块化架构与PXI平台相结合，可为需要相位相干的多通道测量提供同步和扩展功能。用户可在两个VST之间立即实现次纳秒级同步，适用于双极化天线空口测试等应用场景：

图6： 双极化天线空口测试

用户可以将相同同步水平扩展到MIMO测试系统。5G NR等现代通信标准都是针对单个设备上的众多天线使用MIMO方案，通过更多的空间流提供更高的数据速率，或通过波束成形提供更强大的通信。不足为奇的是，MIMO技术大大增加了设计和测试的复杂程度。它不仅增加了设备的端口数量，同时也提出了多通道同步要求。因其外形紧凑，用户可在单个PXI机箱中同步2个54 GHz扩频PXIe-5842。还可利用MXI进一步扩展系统，将多个机箱整合为一个PXI系统。

图7： 工程师可在单个PXI机箱中同步2个54 GHz扩频PXIe-5842。

​对于每个VST，用户都可以像单个仪器那样以完全的相位相干方式进行同步。在硬件方面，VST可同步远程测量模块和基于IF的子系统的每个LO，也可将LO共享至其他VST，从而同步所有RF系统组件。在软件方面，用户可使用NI的专利T-Clock (TClk)技术，通过NI-TClk API轻松实现多台仪器的同步。

​基于PXI平台集成多种仪器

^{​图8： 通过NI-TClk API集成多种仪器}

不少RF测试应用在RF或基带波形生成和分析之外，还需要额外的I/O。这可能需要使用电源或源测量单元(SMU)、基于模式的用于DUT控制的数字设备，或各种其他模拟、数字和直流仪器。作为PXI平台的一部分，54 GHz扩频PXIe-5842 VST与NI的所有PXI仪器共享相同的基础资源，从而简化了测试的开发、触发和同步过程，更大限度提高了测量速度。用户可以使用用于同步多个VST的同个NI-TClk技术来同步其他仪器，打造统一的自动化测试和自动化测量解决方案。

扩频VST的另一个选择是NI PXIe-5831。具有类似于远程测量模块配置的基于PXI的VST，但存在一些重要区别。PXIe-5831基于第二代VST，通过2个连接至单个PXIe-5831的毫米波射频头，可提供独特的切换功能。PXIe-5831有多达32个切换射频端口，非常适合多通道相控阵列测试、波束成形架构测试和雷达原型验证。在此类应用中，可有效替代PXIe-5842。

带集成开关功能的毫米波射频头

​图9：^{带集成开关功能的毫米波射频头：PXIe-5831}

PXIe-5831的工作原理与PXIe-5842相同，毫米波的频率转换在远程射频头中进行，该射频头与基于PXI的IF子系统接线，从而将PXIe-5831的频率覆盖范围扩展至44 GHz。每个毫米波射频头均设有2端口、9端口和16端口3种不同的配置，以适应DUT的需求。额外的端口可通过集成在仪器校准程序中的开关网络创建，因此性能规格可全程保持精确度，直至测试端口。

^{​图10： PXIe-5831 VST详细视图}

NI扩频VST的多种选项使您可以在保持相同测试平台和软件框架的基础上，针对不同应用选择最佳方案。这有助于提高通用性和可扩展性，从而满足最大化测试效率的常见需求。

^{​表3：扩频PXIe-5831和PXIe-5842的规范比较。}

在验证和生产测试环境中，设备吞吐量、自动化水平和测试时间会直接影响业务的成败。PXIe-5842 VST的硬件和软件架构针对测量速度进行了优化，同时不影响测量的性能。

PXIe-5842使用了许多与前几代VST相同的软件工具，确保了用户可以快速适应并完成向PXIe-5842的过渡，同时还能继续享有前几代VST所提供的行业领先的测试优化服务。

​NI RFmx:经过速度优化的原生驱动程序，适用于常见测试开发语言

​NI的扩频VST系列由RFmx应用软件配置和控制。RFmx提供了一个直观的编程API，为通用RF和特定标准的测量提供了易于使用的高级测量配置。其API经过大幅优化，可以执行多种不同的任务，从包括通道功率、相邻通道功率和功率谱在内的RF频谱测量到数字和模拟调制信号，不一而足。用户也可以将其用于实现程序自动化，为5G NR、Wi-Fi 7、蓝牙等提供基于标准的测量。

^{​图11： 在LabVIEW和.NET中}使用NI RFmx进行5G NR测量

图11所示为使用RFmx LabVIEW和.NET范例，只需调用几个函数就可以进行符合5G NR要求的通道功率测量。用户可以从100多种C、.NET和NI LabVIEW范例程序中选择合适的程序，轻松开启仪器自动化之旅。NI RFmx API包含高级参数，通过智能优化仪器设置，助您以更少的软件调用获得更优的测量结果。此外，RFmx功能还大大降低了多测量并行机制和多DUT测量的软件复杂程度。使用最新的处理器技术和易于编程的多线程测量，可实现出色的测量速度，从而缩短测试时间。

^{​图12： VST将高带宽矢量信号发生器、矢量信号分析仪、高速数字接口和功能强大的FPGA整合到一台PXI仪器上。远程测量模块扩展了VST架构，在应对日益复杂和不确定的无线标准、协议与技术方面实现了重点创新。}

观看PXIe-5842在线演示，了解其如何与NI InstrumentStudio™软件和RFmx集成

本节涵盖毫米波空中接口验证、RFFE生产测试、雷达及电子战、SATCOM遥测及数据链路验证系统。 

​毫米波空口(OTA)验证

空口(OTA)测试应用在毫米波频段尤为重要。在MIMO天线阵列的波束成形等应用中，鉴于波形的空间特性以及所使用的天线数量，在许多情况下无法进行测试。对于这些测试用例，通常需要进行OTA测试并使用电波暗室。

图13： 使用PXIe-5842进行5G毫米波OTA测试

NI的5G毫米波OTA验证参考架构通过将54 GHz扩频PXIe-5842与一系列高度协作的软硬件相结合来简化OTA测试。由于靠近消声测试室，应用远程测量模块架构意味着在毫米波频率下的路径损耗最小。PXIe-5842 VST以与PXIe-5831 VST类似的方式集成至系统，从而轻松地从一个VST转至另一个VST。

​详细了解5G毫米波OTA验证

​RFFE生产测试

​用户可采用与其他PXI VST类似的方法，将有频率扩展性能的VST集成至半导体测试系统(STS)和其他RFFE生产测试的解决方案中。     

​详细了解NI的大批量RFFE生产测试解决方案。

​雷达和电子战(EW)

​有源电子扫描阵列、超宽带技术和认知系统带来了新的设计和测试挑战，使得雷达和电子战(EW)系统在技术方面出现颠覆性转变。

​NI的模块化仪器和开放式软件为工程师提供了功能强大的工具，可通过RF矢量信号收发仪模块和FPGA协处理器提供适应性强的威胁仿真。扩展系统级验证，使每个通道支持多个威胁发射器，实时监控和分析系统性能，或安全地记录和回放敏感信号，这一切功能都可在一个模块化仪器平台上完成。

​NI VST可用于电子战功能和参数测试以及系统级验证，执行多发射极RF威胁生成、实时信号监测和分析，以及宽带RF记录和回放。 

​详细了解NI雷达和电子战解决方案。

​卫星通信遥测和数据链验证系统

​54 GHz扩频PXIe-5842在SATCOM遥测方面具备与标准PXIe-5842相同的优势与益处。

​​详细了解NI的卫星通信遥测和数据链验证系统解决方案。