基于PXI的射频通信实验室

一种基于PXI总线的射频开关模块设计摘要：本文介绍了一种基于PXI总线的射频开关模块设计。

该模块使用了PXI总线的高速数据传输和同步时钟功能，实现了高速、可靠的射频信号切换，并具有灵活的控制接口。

在测试中，该模块成功实现了对不同频段的信号切换，并且开关切换速度达到了毫秒级别的响应速度。

关键词：PXI总线、射频开关、信号切换、控制接口、速度响应正文：一、研究背景射频开关模块是无线通信系统和射频测试中常用的设备，主要用于对射频信号进行切换。

传统的射频开关模块使用的是机械接点，具有切换速度较慢、寿命短、可靠性较差等缺点。

因此，基于电子开关的射频开关模块被广泛应用。

PXI（PCI eXtensions for Instrumentation）总线是一种用于基础设施测试和测量领域的标准接口，具有高速数据传输、同步时钟、多种控制接口等特点。

借助PXI总线的优势，设计一种基于PXI总线的射频开关模块是非常可行的方案。

二、设计原理本文设计的基于PXI总线的射频开关模块主要由三个部分组成：开关矩阵、逻辑控制器和PXI总线接口。

其中，开关矩阵采用SPDT（Single Pole Double Throw）型开关，能够实现单路输入端口和两路输出端口的切换。

逻辑控制器使用FPGA实现，负责监控PXI总线的命令和时钟信号，并根据命令信号控制开关矩阵的切换。

PXI总线接口采用NI PXI-8106控制器，用于与主机进行数据通信和控制命令的交互。

三、实现过程在实现过程中，首先设计了开关矩阵的电路原理图，并进行了PCB布局。

然后，使用VHDL语言编写了逻辑控制器的程序，并将程序设计到Xilinx FPGA芯片中。

最后，编写了主机控制程序，利用NI LabVIEW开发环境控制PXI总线，在主机上实现了对射频开关模块的控制和数据采集。

四、试验结果将设计的射频开关模块与信号源和示波器进行连接，进行了多组实验测试，并记录了切换速度和切换精度的数据。

电子科技图1基带信号发生器模块实现原理框图式仪器又存在体积过大、不易升级的局限，因此急需研制 出_款微波频段的PXI 矢量信号产生设备来满足测试需求。

为了使设计的仪器能够模块化，并具有良好的升级和可扩 展性，我们基于PXI 仪器优良特性，考虑采用PXI 模块来进 行设计。

在论文的第1部分主要讨论系统的设计思路，第22.系统组成■ 2.1基带倌号发生器模块基带信号发生器模块用来产生系统所需要的多种基带 调制信号，实现原理框图如图1所示，根据上位机的控制图2本振信号产生模块实现原理框图基于PXI 总线的矢量信号发生系统设计作者/杨宜生，中国电子科技集团公司第四十一研究所文章摘要：随着数字通信和信息系统的快速发展，为了适应新数字调制信号的测试分析，设计了一款基于PXI 总线的矢量信号产生系统;该 系统采用多个功能模块组合的架构，实现了 250kHz -20GHz 矢量信号产生功能。

关键词：pxi 总线；基带信号；IQ 调制引言随着无线通信技术、数字信号处理技术快速发展，各类 通信设备在国民经济和国防装备中应用越来越广泛。

这些通 信设备的研发需要大量的相应测试设备，其中矢量信号产生 设备就是必不可少的。

目前针对 2G(GSM 和 CDMA )/3G (CDMA 2000、WCD -M A 和 TD - SCDMA )/4G (LTE 、WiMax )、蓝牙、Wl - FI等测试和空间频谱信号监测等测试应用需求，Nl 、Agilent 和Aeroflex 等公司推出了多种类型的PXI 矢量信号发生器， 但这些PXI 矢量信号发生器的频率上限最高最有6.6GHz , 无法满足更高频段的雷达信号、卫星导航信号的需求，而台部分讨论系统实现的主要组成模块，第3部分是试验结果 与分析，第4部分是结论。

1.系统设计矢量信号发生系统的主要功能是能够产生多种调制样 式的矢量调制信号以供测试使用。

该系统在基于模块化设计 思想的基础上，矢量信号发生系统主要由基带信号发生器模 块、本振信号产生模块、丨Q 调制模块和幅度控制模块等四 部分组成，共形成4个功能子模块；各功能子模块内嵌底层 驱动和信号处理程序，通过上位机（或零槽控制器）中安装 的应用软件，完成模块工作参数配置和状态监控。

0引言射频类PXI 仪器在门类众多的PXI 仪器中占很大比重。

射频类PXI 仪器多采用的结构形式是电源与控制电路母板占用一块PCB [1]，射频电路占用另外一块PCB，二者通过连接器上下对插连接；一种型号的模块对应一种电源与控制母板，随着射频类PXI 仪器型号的增多，母板PCB 种类也不断增多，而射频电路所需的电源种类和控制信号种类比较固定，数量有限，种类繁多的母板提供的电源和控制信号种类基本相同，所以射频类PXI 仪器母板的重复率其实很高，研发和制造成本较高。

完全可以将射频电路所需的电源种类和控制信号种类进行归纳，在一块母板上尽量涵盖所有这些电源和控制信号，做成比较通用的母板，可以配合使用多种射频电路的PCB，从而减少母板的种类，减少研发和制造成本，缩短研制时间。

1总体方案针对射频类PXI 仪器的母板种类繁多，设计重复率高、研发和制造成本高的缺点，本文提出一种通用射频类PXI 仪器的母板的设计方法，使用可编程逻辑器件(CPLD 或者FPGA)、直流电源、数据选择器、继电器和通用对插连接器等，组成母板的基本单元，如图1所示。

作者简介院薛沛祥(1986-)，男，工程师，硕士，主要研究方向为PXI 仪器、音频测试技术。

E-mail：xuepeixiang@。

基于可重配置的射频类PXI 仪器母板的实现方法Implementation Method of RF PXI Instrument Motherboard Based on Reconfigurable Technology薛沛祥(中电科仪器仪表有限公司,山东青岛266555)Xue Pei-xiang (China Electronics Technology Instruments Co.,Ltd,Shandong Qingdao 266555)摘要：市面上存在的PXI 仪器母板，多是数据采集类PXI 仪器的母板，提供的电源单一；偶有一两款射频类PXI 仪器的母板，提供电源种类较少，数据控制引脚数量不多，而且供电和信号连接器的引脚网络定义固定，不可更改。

基于NI PXI技术的无线电接收机技术简介NI射频信号分析仪PXI 5660并非传统的频谱分析仪，而是一个高性能的软件无线电平台,基于NI PXI技术的无线射频接收监测系统具有更好的可扩展性和灵活性概述无线射频接收机是一个监测系统，它负责从天线上接收射频能量，然后把信号频率降到数字化仪可接收的范围内进行采集，随后就可以对信号进行诸如扫频、频谱分析、功率计算、调制和解调参数分析的操作。

一个无线监测接收系统的主要指标应该包括：动态范围、灵敏度、本底噪声、解调模式等。

本文将详细介绍NI RF产品的功能及特点。

NI射频架构综述NI的射频架构基于虚拟仪器技术的概念，它包括：高性能的模块化硬件（射频信号分析仪PXI 5660、射频信号发生器PXI 5670）以及高灵活性的软件架构（LabVIEW、频谱分析工具包、信号调制解调工具包）（见图1）。

由于PXI平台是基于PC技术的，用户完全可以利用PC技术的高速发展，例如高速的CPU、大容量的内存、高分辨率的显示器等。

除此之外，PXI平台还增加了专为测试测量应用定制的定时和触发总线，并具备坚固性、低功耗、电磁兼容性等特性。

PC技术允许用户使用通用的操作系统和灵活的软件架构。

用户可以使用LabVIEW图形化编程环境和调制解调工具等附加工具包来开发不同的应用程序。

图1 NI的射频架构PXI 5660的架构PXI 5660 是一个基于PXI技术标准的射频信号分析仪。

它具有模块化仪器的架构，其中包括一个宽带射频的下变频器、一个高纯度的中频数字化仪和进行频谱测量和调制解调的软件工具包。

采集一个射频信号包括两个步骤：下变频和数字化。

下变频模块PXI 5600拥有20MHz的实时带宽，可以把信号频率下变频到以15MHz为中心频率、范围在5～25MHz之间。

数字化仪模块PXI 5620拥有一个高速的ADC和板上的硬件处理能力。

它由一个14位的64 MSPS的ADC和一个数字下变频集成电路组成。

射频通讯实验室规划方案2008年10月射频通讯实验室建设方案一、建设思想引入RF-2000这套射频通讯训练系统的意义，就在于让学生在学习完高等数学、电磁场后能进一步延伸到射频领域，让学生不仅学到理论知识，而且还能有实际动手操作的机会，去培养并累积射频电路的经验，RF2000有12个课程单元介绍基础理论及设计方法；15个实验模块让学生了解各个电路模块的特性，RF2000最大的用途是在让学生了解完这些验证性的测量后，在老师的协助下，发挥创意、设计模块、组成系统（A V-RF），来达到训练动手能力的目的。

因此，RF2000非常适合学生做课程设计和毕业设计。

茂迪会全力支持******大学射频实验室的建设，在实验设备、教学教案、课程单元参考、学生实验动手等多方面与校方积极合作，共同为中国高校实验教育贡献力量！二、建设理由1、工作任务对该仪器设备需要的必要性、紧迫性。

******大学是教育部直属的国家“211工程”重点大学。

学校致力*********************高层次人才培养和科学研究，是一所文、工、艺、管、理、经、法、教多学科协调发展，以******为特色的综合性大学。

学校多层次、多规格、多样化、开放式的办学特色；多学科兼容，相互交叉渗透充分体现综合优势的学科特色；重视培养学生综合素质和职业道德，坚持理论与实践相结合、传授知识与培养能力相结合的育人特色。

2、社会、学校对该设备仪器需要的必要性、紧迫性。

射频现在在产业上应用广泛，射频人才需求旺盛，而懂理论又富有动手能力的射频毕业生在社会上更是供不应求。

射频实验课程的开设已经成为大势所趋，也是社会、产业对高校教育提出的要求。

引进RF2000射频训练系统可以极大的提高学校学生的素质尤其是丰富他们的实践经验，提高他们的动手能力。

从而达到当今社会对高校的最大要求――高就业率。

综合以上原因，建设射频实验室的实验设备规划方案如下：二，实验室设备规划如下：注: 采用美元操作,由于学校有免税指标,将可以避免增值税和关税;比直接用人民币操作将节省25%左右的费用;三、赠送软件：四、主机主要技术参数一、RF-2000射频电路通讯教学系统包括主机、RF-2000软件、教材、实验指导书及实验模块等五部分。

J750—PXI测试系统在射频芯片测试中的应用作者：李新鹏张永林吴磊来源：《硅谷》2012年第17期摘要: 利用J750测试机台IG-XL开发环境,充分利用J750的数字信号给定和电压电流测量功能及PXI的射频信号收发功能,开发出一套适用于射频芯片量产化测试的系统。

该系统具有价格低廉,测试精度高,稳定性好,测试速度快的特点。

关键词: 芯片测试;J750;PXI中图分类号:TN 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2012)0910026-020 引言随着射频集成电路越来越强烈的市场竞争,势必要求对芯片的设计、开发、生产、测试等各个阶段降低成本,以达到应对激烈市场竞争的目的。

对于某一种测试芯片来讲,由于生产厂家的要求不同,对该种芯片并不一定要求做如此全面的电参数测试。

因而用较复杂昂贵的机台做某几个参数的测试,成了半导体测试领域常见到的现象。

显然这是浪费资源,不能节约成本的不好做法。

基于这些考虑,本文着重论述了针对射频放大芯片的低成本,高效率,高可靠性的射频解决方案。

1 被测芯片简介RF7168是RFMD公司生产的双频段(dual band)传输模块,可支持GSM900和DCS1800两种模式。

具有RFMD公司最新的功率抑制模块,可以显著减少负载匹配中发生的电流和功率波动现象。

产品还加入和防静电滤波器,可以有效防止周围静电对芯片天线端口的危害。

2 射频开关的性能及对测试系统的要求射频开关芯片主要用在有射频通路的场合,即在射频通路中有开通关断射频信号的需要,及在通路中有把信号从一个通路接到另外一个或几个通路的场合。

该种芯片的应用极为广泛,在大多数射频电路板及电子产品中有广泛应用。

根据芯片生产厂家要求,该芯片的典型测试参数如下:1)无功率电流(Idle Current):即无功电流,表征芯片在不工作状态下的消耗电流。

2)最大输出功率(Max Pout),表征芯片在正常工作条件下的最大输出功率。

基于NI PXIe模块化仪器的WiFi(802.11a/b/g/n/ac)解决方案硬件介绍：NI PXIe-5646/44R 6 GHz 矢量信号收发仪NI PXIe-5646R矢量信号收发仪（VST）是一类全新的仪器，它结合了矢量信号分析仪、矢量信号发生器与基于FPGA的实时信号处理和控制，这种软件设计的方法让VST拥有软件定义无线电架构的灵活性以及射频仪器的高性能。

VST不仅具备快速的测量速度和小巧的生产测试仪器组成结构，同时还拥有研发级箱型仪器的灵活性和高性能来完成802.11ac和Bluetooth（含LE）的测试。

此外，该仪器可以结合LTE以及WCDMA的工具包，在同样平台可以完成LTE以及WCDMA,RFID的测试，可满足后续功能扩展的需要。

NI PXIe-5646R相比于PXIe-5644R，其具有更多的FPGA资源和更宽的实时带宽，其200MHz带宽满足802.11AC 160MHz带宽范围的测量要求。

其主要性能描述如下：✓矢量信号分析仪和发生器✓65MHz到6GHZ的频率范围（连续可调）✓200MHz实时带宽（3dB）✓24通道高速数字I/O✓用户可编程FPGA（通过LabVIEW FPGA模块）其详细指标要求如下截图：系统外观（前面板示意图）a、80MHz 1-up 系统配置与架构（相比IQXel 80）C、80MHz+80MHz 系统配置与架构（相比IQXel 280）d、80MHz 4-UP系统配置与架构e、3*3 MIMO 系统配置与架构系统主要优势：1 灵活性与扩展性（能够支持的主要无线标准）PXIe-5646R和PXIe-5644R在硬件功能通用化的基础上，同时其频点范围65M~6G 是连续的，用户可以结合不同的工具包软件实现在上述频点范围所有通信协议的测试，具体描述如下：具体来说，针对无线通信标准的发展趋势，NI 射频测试设备能完成的测试情况如下：a、针对WLAN测试，现有的测试标准为802.11a\b\g\n，同时目前802.11n最为盛行，NI PXIe-5644R（支持80MHz带宽）和NI PXIe-5646R（支持200MHz带宽）均可以完成针对802.11n(20MHz带宽和40MHz带宽)的测试需求。

基于PXI总线的高速数字传输模块设计及正交解调的实现摘要PXI是PCI在仪器领域的扩展（PCI Extension for Instrumentation），其技术规范是NI 公司于1997年9月1日推出的，现已有60多家联盟。

PCI局部总线可以在33 MHZ和32位数据通路的条件下达到峰值132 Mb/s的带宽，在66 MHZ和64位数据通路的条件下达到峰值528 Mb/s的带宽。

PXI吸收了VXI的优点，同时受益于Compact PCI（CPCI），因而速度更快、结构坚固紧凑、系统可靠稳定，在射频和微波频带以下的低、中高频段可以替代VXI而且价格优势明显，深受广大用户欢迎，目前正朝气蓬勃地向商用与军用领域拓展。

本文在研究PXI总线规范的基础上，研究和设计了基于PXI总线的高速数字I/O卡，本文概要地介绍了PXI总线的发展和体系结构。

在模块的设计中，经过方案对比采用了PCI9054加FPGA的PXI总线接口硬件设计；在数据存储方面选择了FIFO作为存储器，免去了地址信号，从而简化了电路设计和时序控制。

采用ALTERA公司的FPGA设计了整个模块的逻辑控制。

此外，本文还对DSP的硬件设计作了简单的介绍，该DSP是用来实现正交解调。

因此，在介绍了DSP后，对正交解调的数字方法作了详细的阐述，并给出了仿真结果。

在软件部分，本文研究了PXI总线设备驱动程序和软件面板的设计方法。

介绍了几种设备驱动程序的开发工具，并选用DDK 完成了驱动程序的设计，给出了一些PXI设备驱动代码。

最后通过VC++编写了软件面板。

关键词：PXI总线DSP正交解调现场可编程门阵列FIFO DDK1 绪论1.1 自动测试系统发展概况信息时代的到来，极大的促进了科学和生产的发展，而现代科研生产对测试和测量提出了更高的要求，其测试工作量之大，内容之复杂，对测试速度、精度要求之高，已经使原有的测试方法、测试手段和测试设备不能满足这方面的要求。

基于PXI总线的GPS时统卡研究GPS Card Design Based PXI Bus赵金洪1，2王建立1（1．中科院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春1300332．中国科学院研究生院北京 100039）摘要：本文介绍了一种利用PXI总线将GPS信号引入到系统中的设计。

该电路利用GPS实现守时定位，并将秒信号经过FPGA处理，将其作为触发信号同步系统各部分。

并在主机中完成驱动开发和界面制作。

这样硬件与软件合理的结合在一起，使整体效率大幅度提高。

关键词：FPGA PXI DSP 驱动 GPSAbstract:The paper introduces the designing of one kind of systems that GPS signal is introduced by PXI bus. GPS 1PPS signal, processed by FPGA, can be used as trigger signal. And driver development is finished on PC. The hardware and software are united so well that the whole system’s efficiency is greatly improved.Keyword: FPGA PXI DSP driver development GPS中图分类号：TP277文献标识码：B引言PXI ( PCI Extension for Instrumentation)是由美国NI公司于1997年发布的一种新的开放性、模块化仪器总线规范。

PXI结合PCI的电气特性和欧洲卡机械封装以及高性能IEC 连接器，使之具有PCI总线的高性能和欧洲卡结构的高可靠性。

除此以外，PXI还增加用于多板间同步的触发总线和参考时钟，用于精确定时的星型触发总线，以及用于相邻模块间通信的局部总线来满足试验和测量用户的需求。