Trang chủ / Sản phẩm / NI / PXI / NI PXIe-5842

PXIe-5842

PXIe-5842

PXI Vector Signal Transceiver - Card PXI - Bộ thu phát tín hiệu vector 23 GHz, băng thông 2 GHz

Thông tin sơ lược

NI đã giới thiệu khái niệm bộ thu phát tín hiệu vectơ (VST) vào năm 2012. VST kết hợp bộ tạo tín hiệu RF, bộ phân tích tín hiệu RF và một FPGA mạnh mẽ trên một mô-đun PXI duy nhất. PXIe-5842 VST là VST đầu tiên cung cấp vùng phủ sóng tần số liên tục từ 30 MHz đến 26,5 GHz. Model này tăng gấp đôi băng thông tức thời có sẵn từ các mẫu trước đó lên 2 GHz và mang lại những cải tiến hiệu suất RF tổng thể trên các số liệu chính như cường độ vectơ lỗi (EVM) hoặc mật độ nhiễu trung bình.

Thông tin kỹ thuật Hiệu suất của PXIe-5842
Dải tần số 30 MHz ~ 26.5 GHz
Băng thông Lên đến 2 GHz
Độ chính xác khuếch đại Tx/Rx ± 0.4 dB typ.
Độ phẳng Tx/Rx ± 0.45 dB typ. (2 GHz BW)
EVM (5G NR) -58 dB (100 MHz, vòng lặp, đo được, có thể bù nhiễu)
EVM (802.11be) -52 dB (100 MHz, vòng lặp, đo được, có thể bù nhiễu)
Công suất ngõ ra tối đa +25 dBm typ. (CW @ 5 GHz)
Thời gian điều chỉnh <230 µs
Khe cắm PXI Express 4
Công cụ Cấu thành
PXIe-5842 VST PXIe-5842
PXIe-5655
PXIe-5842 VST với phần mở rộng tần số 54 GHz PXIe-5842
PXIe-5655 (×2)
PXIe-5543
RMM-5585

Xem thêm các thiết bị PXI khác tại đây.

 

Các tính năng chính của PXIe-5842 VST

PXIe-5842 sở hữu bộ tạo tín hiệu RF và bộ phân tích tín hiệu RF hiệu suất cao. Cả hai thiết bị đều sử dụng bộ chuyển đổi trực tiếp từ I/Q sang RF và được tối ưu hóa để mang lại chất lượng đo tuyệt vời.

Các tính năng chính bao gồm

  • Dải tần số rộng
  • Băng thông tức thời rộng
  • RF front-end được tối ưu hóa
  • Bộ dao động cục bộ hiệu suất cao (LO)
  • Kiến trúc mô-đun
  • Khả năng phát xung RF
  • Giao diện kỹ thuật số để truyền dữ liệu

1.Dải tần số rộng

PXIe-5842 là VST đầu tiên cung cấp vùng phủ sóng tần số liên tục từ 30 MHz đến 26,5 GHz trong một thiết bị. Giờ đây, tất cả các ứng dụng và tiêu chuẩn từ WLAN, băng thông siêu rộng (UWB), Bluetooth, 5G NR và nguyên mẫu vô tuyến đều có thể được thử nghiệm bằng một thiết bị có khả năng và linh hoạt. Sự kết hợp giữa bộ tổng hợp kép tiên tiến (PXIe-5655) với vùng phủ sóng tần số cao có nghĩa là bạn có thể sử dụng PXIe-5842 cho các ứng dụng hàng không vũ trụ và quốc phòng (A/D/G) khác nhau từ băng tần VHF đến K, như mô phỏng mục tiêu radar, giám sát phổ trong tác chiến điện tử và liên lạc vệ tinh hoặc để kiểm tra tham số của các thành phần mảng quét điện tử (ESA) thường được sử dụng trong các hệ thống liên lạc vệ tinh và radar.

Hình 2: Các ứng dụng thương mại trải rộng trên phổ RF và phổ biến SATCOM

2.Băng thông tức thời rộng

Các tiêu chuẩn không dây ngày nay như Wi-Fi hoặc 5G NR sử dụng các kênh băng thông rộng hơn đáng kể để đạt được tốc độ dữ liệu cao nhất. Chuẩn Wi-Fi 802.11be mới nhất định nghĩa băng thông kênh tối đa là 320 MHz. Tiêu chuẩn 5G NR định nghĩa băng thông kênh tối đa là 400 MHz trong FR1. Các tiêu chuẩn này sẽ tiếp tục phát triển với nhiều hỗ trợ băng thông kênh hơn trong những năm tới.

Ngoài ra, yêu cầu về băng thông của thiết bị thường vượt quá băng thông của kênh liên lạc không dây. Ví dụ: khi kiểm tra bộ khuếch đại công suất RF (PA) trong điều kiện Digital Pre-Distortion (DPD), bản thân thiết bị kiểm tra phải trích xuất mô hình PA, hiệu chỉnh hành vi phi tuyến, sau đó tạo ra dạng sóng đã hiệu chỉnh. Các thuật toán DPD nâng cao thường yêu cầu băng thông tín hiệu RF gấp ba đến năm lần. Do đó, yêu cầu về băng thông của thiết bị có thể lên tới 2 GHz đối với 5G NR FR1 (tín hiệu 400 MHz) và 1,6 GHz đối với 802.11be (tín hiệu 320 MHz).

Hình 3: Thuật toán DPD sử dụng băng thông tín hiệu 5X

Một cải tiến đáng kể của PXIe-5842 VST là băng thông tức thời rộng hơn 2GHz. Băng thông rộng hơn này có nghĩa là các kỹ sư có thể giải quyết các ứng dụng khó khăn hơn. Ví dụ: trong các thử nghiệm dành cho thiết bị 5G NR, nhiều sóng mang 5G cách nhau vài trăm Megahertz. Với băng thông rộng của PXIe-5842, các kỹ sư có thể sử dụng một thiết bị duy nhất để tạo hoặc phân tích nhiều sóng mang 5G NR thay vì sử dụng nhiều thiết bị.

Ngoài ra, hệ thống radar băng rộng thường yêu cầu băng thông tín hiệu lên tới 2 GHz để thu chính xác các tín hiệu xung. Ngoài ra, trong các hệ thống giám sát phổ, băng thông của thiết bị có thể cải thiện đáng kể tốc độ quét. Cuối cùng, băng thông tín hiệu rộng là yêu cầu thiết yếu cho nhiều ứng dụng nghiên cứu nâng cao.

Increasing Channel Bandwidth
Cellular Wi-Fi A/D/G
LTE-Advanced 100 MHz Wi-Fi 6 80 MHz SATCOM
5G NR FR1 400 MHz Wi-Fi 6 160 MHz Radar
5G NR FR2 2000 MHz Wi-Fi 7 320 MHz EW
Băng thông gấp 3 lần cho nguồn kênh lân cận | Băng thông gấp 5 lần cho khả năng dự báo biến dạng kỹ thuật số

3.RF front-end được tối ưu hóa

Thiết kế PXIe-5842 có ba đường dẫn băng tần cơ sở của bộ thu/phát riêng biệt giúp tối ưu hóa RF front-end để có hiệu suất tốt nhất trong từng điều kiện thử nghiệm:

  • Đường lấy mẫu RF trực tiếp cho tần số trung tâm dưới 1,75 GHz. Đường dẫn này cho phép chuỗi RF đơn giản hơn, dẫn đến việc tạo và thu nhận mà không bị suy giảm như rò rỉ LO và hình ảnh dải biên dư.
  • Đường dẫn băng tần cơ sở IF thấp được tối ưu hóa cho dải động cao cho các tín hiệu có băng thông tức thời (IBW) lên tới 900 MHz. Trên đường dẫn này, bộ tạo tín hiệu và bộ phân tích tín hiệu sẽ bù LO thành tần số ngoài băng tần cho phép đáp ứng tần số được cải thiện và mật độ nhiễu trung bình tốt hơn thêm 3 dBm/Hz.
  • Đường dẫn băng tần cơ sở Zero IF, được tối ưu hóa cho tín hiệu băng thông rộng với IBW lên đến 2 GHz.

Hình 4: Sơ đồ khối đơn giản hóa bộ thu phát tín hiệu vectơ PXIe-5842 (VST)

4.Bộ dao động cục bộ hiệu suất cao (LO)

PXIe-5842 VST bao gồm mô-đun PXIe-5842 và bộ tổng hợp LO kép hiệu suất cao, PXIe-5655, có hiệu suất nhiễu pha tuyệt vời.

Hình 5: Nhiễu pha đầu vào RF được đo bằng PXIe-5842 VST

Các thiết bị không dây thế hệ tiếp theo thậm chí còn có yêu cầu nghiêm ngặt hơn về hiệu suất EVM. Với các sơ đồ điều chế bậc cao hơn và cấu hình tín hiệu đa sóng mang băng rộng, RF Front-end của các thiết bị không dây ngày nay yêu cầu độ tuyến tính và nhiễu pha tốt hơn để mang lại hiệu suất điều chế cần thiết. Do đó, thiết bị đo kiểm để kiểm tra thiết bị không dây phải mang lại hiệu suất RF chính xác hơn nữa. PXIe-5842 VST sử dụng các kỹ thuật hiệu chuẩn I/Q tiên tiến, được cấp bằng sáng chế để mang lại hiệu suất EVM tốt nhất cho tín hiệu băng rộng. Ví dụ: đối với dạng sóng PAPR 802.11be, 320 MHz, 4096-QAM và 12 dB, PXIe-5842 đạt được EVM -52 dB. Hiệu suất này có thể được cải thiện hơn nữa bằng cách sử dụng kỹ thuật tương quan chéo được cấp bằng sáng chế của NI, có sẵn thông qua Phần mềm kiểm tra RFIC của NI.

Hình 6: Thiết bị 802.11be đang được thử nghiệm với phần mềm kiểm tra PXIe-5842 và RFIC

Nhiễu pha tốt là một trong những yếu tố quan trọng nhất trong hệ thống radar hiện đại. Hệ thống radar hoạt động bằng cách truyền xung ở một tần số và sau đó đo sự dịch chuyển tần số của xung phản hồi, vì sự dịch chuyển có liên quan đến vận tốc của vật thể được chụp ảnh thông qua hiệu ứng Doppler. Hiệu suất nhiễu pha kém làm giảm khả năng xử lý thông tin Doppler. PXIe-5842 có hiệu suất nhiễu pha điển hình là -80 dBc/Hz ở tần số 18 GHz và 100 Hz khiến nó trở thành ứng cử viên tuyệt vời cho việc tạo và phân tích mục tiêu radar.

Với thời gian điều chỉnh LO thông thường dưới 230 µs, PXIe-5842 có thể hỗ trợ các ứng dụng yêu cầu nhảy tần có độ trễ thấp phổ biến trong ngành hàng không vũ trụ và quốc phòng.

5.Kiến trúc mô-đun

Các tiêu chuẩn truyền thông hiện đại sử dụng công nghệ đa anten phức tạp. Trong các hệ thống này, cấu hình Nhiều đầu vào - Nhiều đầu ra (MIMO) cung cấp sự kết hợp giữa tốc độ dữ liệu cao hơn thông qua nhiều luồng không gian hơn hoặc liên lạc mạnh mẽ hơn thông qua định dạng chùm tia. Vì những lợi ích MIMO này, các công nghệ không dây thế hệ tiếp theo, chẳng hạn như 802.11be hoặc 5G NR, sẽ sử dụng các sơ đồ MIMO phức tạp hơn với tối đa 128 anten trên một thiết bị.

Không có gì ngạc nhiên khi công nghệ MIMO bổ sung thêm độ phức tạp đáng kể cho thiết kế và thử nghiệm. Nó không chỉ tăng số lượng cổng trên thiết bị mà còn đưa ra các yêu cầu đồng bộ hóa đa kênh. Để kiểm tra thiết bị MIMO, thiết bị kiểm tra RF phải có khả năng đồng bộ hóa nhiều bộ tạo và phân tích tín hiệu RF. Trong các cấu hình này, hình dạng thiết kế của thiết bị và cơ chế đồng bộ hóa là rất quan trọng.

Hình 7: Các kỹ sư có thể đồng bộ hóa tối đa bốn PXIe-5842 trong một khung PXI 18 khe duy nhất.

Với kích thước nhỏ gọn của VST thế hệ thứ ba, các kỹ sư có thể đồng bộ hóa tối đa bốn VST trong một khung máy PXI có 18 khe. Ngoài ra, các kỹ sư có thể đồng bộ hóa VST theo cách hoàn toàn nhất quán theo pha. Về phần cứng, mỗi VST có thể nhập hoặc xuất LO để tất cả các mô-đun có thể chia sẻ một LO chung. Trong phần mềm, các kỹ sư có thể sử dụng công nghệ NI-TClk đã được cấp bằng sáng chế của NI để dễ dàng đồng bộ hóa nhiều thiết bị bằng API NI-TClk. Bằng cách sử dụng API này, các kỹ sư có thể đồng bộ hóa nhiều VST hoặc thậm chí đồng bộ hóa VST với các công cụ dạng mô-đun khác, trong LabVIEW, C/C++ hoặc .NET.

Hình 8: Với API NI-TClk, các kỹ sư có thể đồng bộ hóa VST với các thiết bị PXI khác.

6.Khả năng phát xung RF

Trong các hệ thống radar và thông tin liên lạc hiện đại, khả năng tạo xung RF tiên tiến đã nổi lên như một phương pháp then chốt để thiết kế, thử nghiệm và tối ưu hóa các hệ thống phức tạp này. Khả năng về xung này bao gồm nhiều chức năng, từ điều chế xung và định thời chính xác đến tạo dạng sóng và phân tích tức thời. Bằng cách khai thác tiềm năng của công nghệ xung RF, các kỹ sư và nhà nghiên cứu được trao quyền để mở khóa các khía cạnh mới về hiệu suất, độ bền và hiệu quả trong nhiều ứng dụng.

Điểm mới của PXIe-5842 VST là các kết nối đầu vào và đầu ra xung chuyên dụng, được tìm thấy ở mặt trước của thiết bị. Chuỗi tín hiệu RF tích hợp cho phép tạo ra nhiều độ rộng xung, khoảng thời gian lặp lại xung (PRI) và tối ưu hóa tỷ lệ bật/tắt so với độ rộng xung cho khả năng tạo xung tự nhiên trong thông tin liên lạc, hệ thống điều khiển cũng như các ứng dụng radar và tác chiến điện tử. Bạn có thể điều khiển quá trình điều chế xung bằng cách sử dụng các điểm đánh dấu dựa trên mẫu ở dạng sóng được tạo hoặc bên ngoài bằng kết nối đầu vào Pulse In chuyên dụng được tối ưu hóa để có độ trễ và độ giật thấp. Bộ kích hoạt kỹ thuật số cũng có thể được căn chỉnh theo cạnh xung RF và được xuất từ đầu nối Pulse Out chuyên dụng.

Hình 9: Điều kiện: Được đo bằng tín hiệu CW ở tần số 1 GHz. Độ rộng xung 100 ns; duty cycle 10%; Nguồn điều chế xung: PulseIn; Chế độ điều chế xung: Analog.

Hình 10: Điều kiện: Tỷ lệ bật/tắt từ 30 MHz đến 26,5 GHz. Mức công suất cho từng điểm tần số được đặt thành công suất đầu ra tối đa được chỉ định.

VST có thể tạo và đo các dạng sóng RF dạng xung bằng RFmx Pulse, tính năng đo được tích hợp vào RFmx và phần mềm InstrumentStudio™. Với khả năng triển khai các loại xung, sơ đồ điều chế và các phép đo khác nhau, RFmx Pulse giúp thực hiện các phép đo xung một cách trực quan trong lúc hoạt động cùng với các tính năng hiện có như RFmx SpecAn, RFmx DeMod, RFmx Phase Noise, v.v. để có một bộ RF hoàn chỉnh hơn các phép đo, từ các phép đo quang phổ thường đến các phép đo dành cho kiểm tra tham số và chức năng của radar và tác chiến điện tử, mô tả đặc tính mảng quét điện tử và kiểm tra cấp độ ứng dụng TRM kỹ thuật số.

Hình 11: Tạo xung RFmx và phân tích độ ổn định của dạng sóng xung.

Hình 12: Vạch biên độ hiển thị xung RFmx của dạng sóng xung.

7.Giao tiếp kỹ thuật số để truyền dữ liệu

VST thế hệ thứ ba có bộ giao tiếp kỹ thuật số linh hoạt có khả năng giao tiếp song song và nối tiếp tốc độ cao với mô-đun bộ đồng xử lý. Giống như VST thế hệ trước, cổng I/O kỹ thuật số ở mặt trước của PXIe-5842 đóng vai trò là cổng đa năng, có khả năng truyền dữ liệu nối tiếp tốc độ cao 12 Gbps trên bốn làn truyền và bốn làn nhận, hoặc như giao tiếp kỹ thuật số song song tốc độ cao tám cổng được kết nối với FPGA trên VST.

Điểm mới của PXIe-5842 VST là giao tiếp nối tiếp tốc độ cao bao gồm bốn bộ thu phát đa gigabit (MGT), với bốn kênh TX và bốn kênh RX trên mỗi đầu nối, có khả năng truyền dữ liệu lên tới 16 Gbps trên mỗi làn truyền dữ liệu. Với chức năng này, người dùng có thể kết nối VST với mô-đun FPGA nối tiếp tốc độ cao bên ngoài, chẳng hạn như NI PXIe-7903, cho phép truyền phát ở tốc độ dữ liệu tối đa cho các ứng dụng băng thông cao trong lúc vẫn duy trì đồng bộ hóa chặt chẽ với các mô-đun xử lý tín hiệu số, thời gian thực được tích hợp.

Khi đi kèm với bộ đồng xử lý nối tiếp tốc độ cao, VST phục vụ các ứng dụng và dịch vụ yêu cầu toàn bộ băng thông mà VST phải cung cấp, chẳng hạn như đo từ xa SATCOM và đánh giá liên kết dữ liệu, định dạng chùm tia RF và tìm hướng, giám sát phổ băng rộng cũng như ghi và phát lại RF . Đối với người dùng tiến hành nghiên cứu 6G dưới THz, việc ghép nối VST thế hệ thứ ba với thiết bị nối tiếp tốc độ cao PXIe-7903 sẽ cho phép truyền dữ liệu I/Q liên tục, theo thời gian thực ở băng thông tức thời lên tới 4 GHz đến và từ thiết bị.

Thông số kỹ thuật

Thông số chung
Thời gian điều chỉnh máy phát 230 μs
Băng thông tức thời bộ phân tích RF 2 GHz
Phạm vi tần số máy phát RF + 50 MHz ~ 23 GHz
+ 50 MHz ~ 12 GHz
Băng thông tức thời máy phát RF 2 GHz
Phạm vi tần số bộ phân tích RF 50 MHz ~ 23 GHz
Kiểu I/O RF
Đặc điểm băng tần
Phạm vi tốc độ lấy mẫu I/Q 38 kS/s ~ 2.5 GS/s
Onboard DRAM
Kích thước bộ nhớ ngõ vào RF 4 GB
Kích thước bộ nhớ ngõ ra RF 4 GB

Khả năng làm việc với đa dạng các phần mềm

Môi trường phát triển ứng dụng - Môi trường phát triển hỗ trợ phát triển các ứng dụng sử dụng PXIe-5842 bằng các ngôn ngữ lập trình được hỗ trợ.

  • LabVIEW
  • LabWindows™/CVI
  • C/C++
  • C# (.NET)
  • InstrumentStudio

Hình ảnh