Pentru sistemele de testare automate cu exigente multiple în materie de test, aceasta abordare duce adesea la alegerea unui instrument diferit pentru fiecare cerinta de masurare a sistemului. Atunci când specificatiile de testare sunt uniforme si invariabile, aceasta metoda poate fi suficienta, însa devine greoaie, lenta si finalmente mai costisitoare în cazul testarii dispozitivelor RF complexe din zilele noastre, care utilizeaza frecvent standarde wireless multiple. O abordare definita prin software este ideala pentru automatizarea verificarii, validarii si testelor de productie RF.

În interiorul instrumentului

Inginerii de astazi trebuie sa gândeasca dincolo de instrumentele clasice pentru a raspunde propriilor nevoi în materie de testare RF. Totusi, pentru a reusi, acestia trebuie sa cunoasca ce se afla în interiorul unui instrument RF obisnuit. Un instrument tradițional contine o sursa de alimentare, un procesor, o placa de baza, un sistem de operare embedded, firmware si un display. Farmecul traditional al unui instrument clasic consta în asocierea acestor componente adaptate, aplicata la un set specific de cerinte de masurare.

Aceasta abordare a functionat în testarea dispozitivelor RF, care prezentau specificatii de test obisnuite. Cu toate acestea, în ultimii ani, eficienta unui instrument clasic pentru testarea RF automatizata, s-a diminuat în mod semnificativ în raport cu schimbarile constante în materie de functionalitati ale dispozitivelor wireless. De asemenea, volumul productiei de dispozitive wireless depaseste ritmul de testare obisnuit al instrumentelor RF traditionale din cauza procesoarelor si magistralelor de date mai lente, care sunt adesea de generatie mai veche decât tehnologia PC actuala. O întelegere clara a alcatuirii unui instrument RF traditional si a provocarilor impuse de utilizarea functionalitatilor fixe de masurare si prelucrarea suboptimala a intrarilor/iesirilor, îi ajuta pe ingineri sa gândeasca dincolo de instrumentatia clasica pentru a raspunde nevoilor de masurare RF.

Abordare definita prin software

Pentru toate tipurile de sisteme de masurare automate, inclusiv în cazul masuratorilor RF, tranzitia spre o instrumentatie definita prin software se accelereaza, cu o implementare estimata de 100.000 de sisteme PXI pâna la sfârsitul anului 2009, incluzând peste 600.000 de module de instrumente definite prin software. Software-ul deschis, definit de utilizator si hardware-ul modular pentru PC, sunt ideale pentru aplicatiile automatizate de testare RF, deoarece ofera procesoare si magistrale de date cu cele mai ridicate performante, intrari/iesiri periferice flexibile, un design modular compact, o distributie si monitorizare inteligenta a energiei electrice, cât si o sincronizare si temporizare precisa în cadrul sistemului. 

Cu alte cuvinte, abordarea definita la nivel software specifica testarii RF automate, utilizeaza tipuri de componente similare cu cele ale unui instrument clasic, însa le aplica într-o arhitectura modulara definita de utilizator. Aceasta metoda ofera inginerilor componente cu cele mai avansate performante, intrari/iesiri si analize programabile de catre utilizator, cât si un factor de forma compact si o fiabilitate dovedita în cele mai exigente medii de testare RF. Recompensa suprema pentru inginerii care gândesc dincolo de instrumentele clasice, este o solutie de testare RF mai rapida, mai flexibila si la fel de precisa – toate la o fractiune din costul unui set de instrumente traditionale dintr-un sistem. Pentru a întelege mai bine avantajele instrumentatiei definite prin software pentru RF, parcurgeti exemplele urmatoare, care descriu modul în care viteza, flexibilitatea si precizia acestei abordari asigura obtinerea de îmbunatatiri semnificative, capabile sa raspunda nevoilor actuale în materie de teste RF.

Viteza de masurare – WLAN

Unul dintre principalele avantaje ale sistemelor de masurare PXI definite prin software, este un timp de masurare mult mai rapid în comparatie cu instrumentele traditionale. În timp ce acest avantaj se cumuleaza în testarea de standarde wireless multiple, inginerii pot, de asemenea, sa obtina o accelerare semnificativa a vitezei de testare a unui singur standard, precum standardul WLAN (Wireless Local Area Network).

Masuratorile WLAN, precum magnitudinea vectorului de eroare (EVM) si masca spectrului, necesita o cantitate semnificativa de prelucrare de semnale. Utilizând procesoarele multicore în controlerele PXI, inginerii pot efectua aceste masuratori de 5 pâna la 10 ori mai rapid cu ajutorul instrumentatiei RF definita prin software, precum analizorul de semnale vectoriale RF NI PXIe-5663 de 6,6 GHz. Mai mult, inginerii care utilizeaza toolkit-urile NI WLAN pentru LabVIEW îsi pot upgrada în mod automat performantele de masurare la fiecare iesire a unui nou controler multicore PXI, deoarece bibliotecile de testare sunt concepute pentru o executie pe nuclee multiple. Figura nr. 1  prezinta o comparatie între timpul de masurare prin WLAN pentru o masurare de EVM si de putere la o viteza de 54 Mbps pe diferite analizoare de semnale vectoriale.

Un alt avantaj al instrumentatiei definita prin software este flexibilitatea de a testa multiple standarde wireless cu acelasi hardware RF. Dispozitivele wireless actuale trebuie sa îndeplineasca cerintele unui numar din ce în ce mai mare de standarde. De exemplu, smartphone-ul modern suporta adesea un minim de sase standarde precum GSM/EDGE/WCDMA, Bluetooth, GPS, si chiar WLAN. În plus, anumite receptoare moderne de radiodifuziune suporta cel putin 10 standarde wireless, inclusiv  AM/FM, RDS/RDBS, Sirius, XM, DAB, IBOC, GPS, TMC peste RDS, si chiar DARC. Astfel, în domeniul testarii wireless, exista o nevoie evidenta pentru o instrumentatie suficient de flexibila pentru a fi capabila sa gestioneze noile standarde wireless pe masura ce acestea apar.

Cu ajutorul instrumentatiei definita prin software, inginerii pot dezvolta orice semnal de radiodifuziune în LabVIEW si îl pot descarca în memoria unui generator de semnale vectoriale PXI RF pentru testarea imediata a difuzarii. De exemplu, inginerii de la Averna, membru al programului Alliance Partner de la National Instruments, ofera un tester universal de radio (URT) PXI pentru testarea  multiplelor standarde radio, utilizând aceeasi instrumentatie RF. Un sistem URT clasic de la Averna este prezentat în Figura 2.

Figura 2. Un singur URT de la Averna poate transmite generarea, înregistrarea si redarea în RF a multiplelor standarde de radiodifuziune.

Instrumentatie precisa – WiMAX

Avantajul final al instrumentatiei RF definita la nivel software, este ca inginerii pot obtine masuratori extrem de precise la un cost mai scazut decât în cazul instrumentelor traditionale. Odata cu aparitia noilor standarde wireless precum WiMAX si LTE (Long Term Evolution) a 3GPP (3rd Generation Partnership Project), numeroase dispozitive wireless trebuie sa raspunda la exigente RF mai stricte ca niciodata în materie de performanțe.  De exemplu, cerinta minima de EVM pentru un transmitator este de -25 dB pentru un semnal de 54 Mbps, la o modulatie de amplitudine in cuadratura (QAM) la 64 de stari. Standardele mai noi precum 3GPP LTE si WiMAX sunt supuse unor exigente de performante RF chiar mai avansate.  În schimb, specificatia minima EVM pentru un dispozitiv 802.16-2004 (Fixed WiMAX) este de -31 dB pentru un semnal similar de tip QAM-64, necesitând performante RF mai ridicate.

Instrumentatia actuala definita prin software da posibilitatea inginerilor sa atinga performante înalte de masurare RF, la costuri mai scazute decât ceea ce era posibil în trecut. Acum trei ani, un generator si analizor de semnale vectoriale RF, capabil sa efectueze masuratori ale magnitudinii reziduale a vectorilor de eroare (EVM) de -45 dB pentru Fixed WiMAX si masuratori ale raportului de pierderi pe canale adiacente (ACLR) de 65 dBc pentru WCDMA, ar fi costat peste 100.000 $, la orice furnizor. Acum însa, inginerii pot obtine acest nivel de acuratete pentru mai putin de 65.000 $, (sasiu si controler inclus) utilizând noile instrumente PXI precum analizorul de semnale vectoriale RF de 6,6 GHz  NI PXIe-5663 si generatorul de semnale vectoriale RF de 6,6 GHz NI PXIe-5673. Ambele instrumente utilizeaza cele mai recente convertoare analog-digitale si digital-analogice de 16 biti si un sintetizator cu zgomot de faza redus (-110 dBc/Hz la 1 GHz) pe latimi de banda instantanee raspândite (de 50 MHz si respectiv, 100 MHz) pentru a obtine masuratori precise la un pret scazut.

Drept exemplu, luati în considerare performantele de EVM rezidual ale modulelor NI PXIe-5663 si PXIe-5673 pentru un semnal de tip Fixed WiMAX la 3,5 GHz. Acest grafic ofera o reprezentare vizuala a preciziei modulatiei, punctele mai mici indicând o mai buna performanta RF.  Valoarea EVM raportata pe Figura 3 este de -46 dB (0,5%), un rezultat care este cu 15 dB peste cerintele minime de performanta ale dispozitivelor Fixed WiMAX.

Richard McDonell este Senior Group Manager pentru PXI si VXI la National Instruments. Este licentiat în Inginerie Electrica al Universitații de A&M din Texas.

– David Hall   

David Hall este Product Manager pentru produse hardware si software de comunicatii RF si wireless la National Instruments. Este licentiat în Inginerie Informatica al Universitații Penn State (Pennsylvania).

SC National Instruments Romania SRL

B-dul Corneliu Coposu, nr. 167A, et.I, Cluj Napoca, CP 400228

Tel.: 0800 894 308

E-mail: ni.romania@ni.com

http://romania.ni.com