使用NI PXI和LabVIEW縮短射頻功率放大器的特征化時間

我們使用NI PXI和LabVIEW減小特征化系統(tǒng)的尺寸、成本和功率消耗，并縮短總特征化時間。

"我們使用NI PXI，能夠將新組件的特征化時間從兩周縮短為大約一天。"

- Gary Shipley, TriQuint Semiconductor

挑戰(zhàn)：

在不犧牲測量精度或提高設備成本的情況下，縮短對日益復雜的無線功率放大器（PA）的特征化時間。

解決方案：

使用NI LabVIEW軟件和NI PXI模塊化儀器開發(fā)功率放大器特征化系統(tǒng)，讓我們在減小資產設備成本、功率消耗和物理空間的同時，將測試吞吐量提高了10倍。

關于TriQuint Semiconductor

TriQuint是一個高性能射頻解決方案的領導者，其產品涉及復雜移動設備、國防與航天應用以及網絡基礎設施等方面?，F(xiàn)在，TriQuint通過使用GaAs、GaN、SAW和BAW技術為世界各地的組織提供創(chuàng)新的解決方案。工程師和科學家借助TriQuint的創(chuàng)新提高了產品的性能，并降低了其應用的總成本。

現(xiàn)有功率放大器特征化技術的挑戰(zhàn)

盡管無線射頻功率放大器主要被設計在單頻帶單模式下工作，現(xiàn)代的功率放大器要滿足更為多樣化的需求。實際上，現(xiàn)代功率放大器的設計可以工作在八個或更多頻帶下，并且能夠用于包括GSM、EDGE、WCDMA、HSPA+、LTE等多種調制類型。

在TriQuint Semiconductor，我們需要在多種頻率、電壓電平、溫度和功率范圍下測試日益復雜的組件。一個典型組件完整的特征化過程需要大約30,000到40,000行數據對設計進行完全測試。使用傳統(tǒng)的機架射頻測試設備，每行數據大約需要10秒收集，這樣每個獨立組件需要超過110小時進行測試。

設計替代的PXI測試系統(tǒng)

為解決縮短射頻組件特征化測試時間的挑戰(zhàn)，我們基于NI PXI、LabVIEW和NI TestStand，開發(fā)了功率放大器特征化測試系統(tǒng)。我們的功率放大器測試臺包含以下儀器：

NI PXIe-5673 6.6 GHz矢量信號發(fā)生器

NI PXIe-5663 6.6 GHz矢量信號分析儀

NI PXI-5691 8 GHz可編程射頻放大器

NI PXIe-5122 100 MS/s高速數字化儀

NI PXI-4110可編程電源

NI PXI-4130功率源測量單元

NI PXI-2596雙6x1 26 GHz多路復用器

100 Mbit/s數字I/O模塊

傳統(tǒng)機架頻譜分析儀

外置功率計、電源

LabVIEW

NI TestStand

NI GSM/EDGE測量套件

用于WCDMA/HSPA+的NI測量套件

我們使用LabVIEW軟件更新了現(xiàn)有的測試計劃，在NI PXI測試臺上完成相同的測量序列。由于在PXI測試系統(tǒng)上的測量速度更快，我們配置特征化序列盡可能使用PXI測試臺，僅在需要的時候才使用傳統(tǒng)的機架儀器。

NI PXI的優(yōu)點

決定使用PXI的主要原因是能夠在不犧牲測量精度的情況下實現(xiàn)更高的測量速度。通常，在之前射頻放大器測試臺上，射頻測量所需的時間占了整個特征化時間的絕大部分。PXI利用高速數據總線、高性能多核CPU和并行測量算法實現(xiàn)了盡可能快的測試速度。此外，NI GSM/EDGE測量套件和用于WCDMA/HSPA+的NI測量套件使用合成測量，所有測量可以使用一組I/Q數據完成。我們使用這些工具包能夠測量例如增益、效率、平整度、ACP、ACLR、EVM和PVT等功率放大器特征。

使用PXI得到的結果

通過使用PXI完成功率放大器測試臺的大部分測量，我們將功率放大器特征化時間從兩周縮短為大約24小時。此外，我們在每個GSM、EDGE和WCDMA測量測試中都觀察到了測量時間的顯著改進。表1 比較了傳統(tǒng)測試臺和PXI測試臺的測量時間和速度提升。

在單個測量序列中，PXI測試臺完成快了6至11倍。時間是基于100幀的測量得到的。

結論

因為我們使用了NI PXI模塊化儀器，在無需犧牲測量精度的前提下顯著縮短了射頻功率放大器的特征化時間。我們以比原來傳統(tǒng)儀器解決方案相同或更低的成本，構建了全新的PXI測試系統(tǒng)。我們還預期會在未來的測試系統(tǒng)中使用NI PXI。