基于LabVIEW软件和PXI模块化仪器的功率放大器特征

挑战:

　　在不牺牲测量精度或提高设备成本的情况下，缩短对日益复杂的无线功率放大器(PA)的特征化时间。

　　解决方案:

　　使用NI LabVIEW软件和NI PXI模块化仪器开发功率放大器特征化系统，让我们在减小资产设备成本、功率消耗和物理空间的同时，将测试吞吐量提高了10倍。

　　"我们使用NI PXI，能够将新组件的特征化时间从两周缩短为大约一天。"

　　现有功率放大器特征化技术的挑战

　　尽管无线射频功率放大器主要被设计在单频带单模式下工作，现代的功率放大器要满足更为多样化的需求。实际上，现代功率放大器的设计可以工作在八个或更多频带下，并且能够用于包括GSM、EDGE、WCDMA、HSPA+、LTE等多种调制类型。

　　在TriQuint Semiconductor，我们需要在多种频率、电压电平、温度和功率范围下测试日益复杂的组件。一个典型组件完整的特征化过程需要大约30,000到40,000行数据对设计进行完全测试。使用传统的机架射频测试设备，每行数据大约需要10秒收集，这样每个独立组件需要超过110小时进行测试。

　　设计替代的PXI测试系统

　　为解决缩短射频组件特征化测试时间的挑战，我们基于NI PXI、LabVIEW和NI TestStand，开发了功率放大器特征化测试系统。我们的功率放大器测试台包含以下仪器：

　　•NI PXIe-5673 6.6 GHz矢量信号发生器

　　•NI PXIe-5663 6.6 GHz矢量信号分析仪

　　•NI PXI-5691 8 GHz可编程射频放大器

　　•NI PXIe-5122 100 MS/s高速数字化仪

　　•NI PXI-4110可编程电源

　　•NI PXI-4130功率源测量单元

　　•NI PXI-2596双6x1 26 GHz多路复用器

　　•100 Mbit/s数字I/O模块

　　•传统机架频谱分析仪

　　•外置功率计、电源

　　•LabVIEW

　　•NI TestStand

　　•NI GSM/EDGE测量套件

　　•用于WCDMA/HSPA+的NI测量套件

　　我们使用LabVIEW软件更新了现有的测试计划，在NI PXI测试台上完成相同的测量序列。由于在PXI测试系统上的测量速度更快，我们配置特征化序列尽可能使用PXI测试台，仅在需要的时候才使用传统的机架仪器。

　　NI PXI的优点

　　决定使用PXI的主要原因是能够在不牺牲测量精度的情况下实现更高的测量速度。通常，在之前射频放大器测试台上，射频测量所需的时间占了整个特征化时间的绝大部分。PXI利用高速数据总线、高性能多核CPU和并行测量算法实现了尽可能快的测试速度。此外，NI GSM/EDGE测量套件和用于WCDMA/HSPA+的NI测量套件使用合成测量，所有测量可以使用一组I/Q数据完成。我们使用这些工具包能够测量例如增益、效率、平整度、ACP、ACLR、EVM和PVT等功率放大器特征。

　　使用PXI得到的结果

　　通过使用PXI完成功率放大器测试台的大部分测量，我们将功率放大器特征化时间从两周缩短为大约24小时。此外，我们在每个GSM、EDGE和WCDMA测量测试中都观察到了测量时间的显著改进。表1 比较了传统测试台和PXI测试台的测量时间和速度提升。

　　在单个测量序列中，PXI测试台完成快了6至11倍。时间是基于100帧的测量得到的。

　　结论

　　因为我们使用了NI PXI模块化仪器，在无需牺牲测量精度的前提下显著缩短了射频功率放大器的特征化时间。我们以比原来传统仪器解决方案相同或更低的成本，构建了全新的PXI测试系统。我们还预期会在未来的测试系统中使用NI PXI。