从台面到PXI - 国家仪器（NI）PXI和LXI实现通信测试自动化设计方案

　　与IT部门打交道

　　IT的英文是Information Technology，即信息产业的意思，较为广泛：目前IT业的划分方法有各式各样，其中以美国商业部的定义较为清楚和合理，它将国民经济的所有行业分成IT业和非IT生产业。其中IT业又进一步划分为IT生产业和IT使用业。IT生产业包括计算机硬件业、通信设备业、软件、计算机及通信服务业。至于 IT使用业几乎涉及所有的行业，其中服务业使用IT的比例更大。由此可见，IT行业不仅仅指通信业，还包括硬件和软件业，不仅仅包括制造业，还包括相关的服务业，因此通信制造业只是IT业的组成部分，而不是IT业的全部。

　　如果人们与各自的IT部门打过交道，他们也许会认为LAN连接是问题，而不是特性。在Autotestcon上发表讲话时，Pickering Interfaces公司的Stasonis介绍了在把仪器连接到公司的网络时，如何避免意想不到的困难。他还在如何与防火墙和IT部门打交道方面提供了一些建议， 他说IT部门关心正常运行时间和安全问题，这可以理解。

　　Van Woerkom说，如果自动化测试系统要求不高，那么某种不会令IT部门不安的配置也许会获得通过。他介绍了一种系统，其中的PC、路由器以及符合LXI 的仪器位于一个孤立的子网中（图1）。人们可以让路由器利用DHCP协议来配置仪器，但如果人工分配IP地址和别名，则可避免与地址再分配相关的问题，并简化编程。他说：“程序喜欢固定的地址。”

　　

　　图1，Agilent Technologies公司的Chris Van Woerkom说，人们可以买一部路由器来把PC和LXI仪器连接到公司网络中，并且不会使IT部门感到不安。

　　在结束Autotestcon的讲话时，VTI Instruments公司的Sarfi概括了A、B、C类的仪器特征。C类是基本配置，确保与其它LXI C类仪器的互操作性。多数符合LXI的射频和微波仪器属于C类，但是VTI公司制造的是符合A类的微波开关。B类仪器实施IEEE 1588标准，以便在仪器之间提供同步，各仪器都包含自己的时钟，其速率与邻近仪器略有不同。Sarfi说，B类系统包含一个计时主设备和几个从设备，利用时间戳来使时间差保持在数十纳秒范围内。他最后描述了A类仪器，它们包含一条8道M-LVDS总线来支持硬件速度下的精确异步握手，误差限于传播延时。

　　

　　LXI仪器在微波领域得到广泛运用。其中一个例子就是Rohde & Schwarz公司最近推出的R&S ZVA67，这是一种符合LXI C类的10 MHz至67 GHz矢量网络分析仪。该仪器在67 GHz的动态范围是110 dB，可用于研发以及生产应用。

　　

　　在Autotestcon，The Mathworks公司演示了如何利用Matlab软件以及Agilent公司和Tektronix公司符合LXI的仪器来测试电缆阻抗特征。

　　

　　NI公司提供PXI硬件和软件定义仪器测试能力来促成多标准通信设备的测试，其中包括对GPS、蓝牙、Wi-Fi、WiMax的支持。

　　从台面到PXI

　　PXI （PCI eXtensions for Instrumentation，面向仪器系统的PCI扩展） 是一种由NI公司发布的坚固的基于PC的测量和自动化平台。PXI结合了PCI的电气总线特性与CompactPCI的坚固性、模块化及Eurocard 机械封装的特性发展成适合于试验、测量与数据采集场合应用的机械、电气和软件规范。制订PXI规范的目的是为了将台式PC的性能价格比优势与PCI总线面向仪器领域的必要扩展完美地结合起来，形成一种主流的虚拟仪器测试平台。这使它成为测量和自动化系统的高性能、低成本运载平台。

　　如果把所有仪器都插到一块背板中，就无需IEEE 1588同步或单独的硬件总线。National Instruments公司（NI）射频与通信产品营销工程师David Hall说：“假设你想同步两台数字化仪。旧的示波器方法是连接背部的一些电缆。利用PXI方法，你只须说‘使用PXI一号触发线’，一切都搞定。从时序和同步角度看，所有使用一条共同数字总线的模块有一些天生的优势。” Hall详细说明了PXI对通信系统设计的好处，特别是对于涉及MIMO无线电的测量。如果利用传统仪器，他说：“执行这些测量的方式就是买两台矢量信号分析仪，连接后部的电缆， 并希望 本地振荡器（LO）是同步的。在PXI方法中，模块天生就同步，你只须把它们放在同一个机箱里。”

　　Hall引用了另一个通信例子。美国导航学会（ION）于去年9月22日至25日在佐治亚州萨瓦纳召开了2009年ION全球导航卫星系统（GNSS）会议，与会者试图构建更好的GPS接收器。Hall说，他们把PXI系统拿到野外，从空中获得了原始的卫星信号。他解释说，PXI背板既是命令总线也是数据总线，并且PXI Express能实时输送获得的I/Q样本，直到占满硬盘。人们然后可利用存储的样本来运用和优化接收器原型。

　　为了强调NI公司的承诺--确保PXI硬件能与该公司的LabView共同服务于通信应用，该公司院士Mike Santori于去年8月5日在NIWeek大会发表讲话时说，NI公司成立了一个由通信专家组成的内部研发团队。为了使公司的硬件和软件的研制符合其预定计划，团队成员们开发了一种LTE基站仿真器。

　　使用习惯

　　如果你是一名台式仪器用户，从事某个LXI和PXI都适合的应用，那么在转向自动化时，你对平台的选择可以围绕你的经验、舒适水平和年龄来展开。NI公司的Hall说，他在大学时学会了使用示波器，要点就是由仪器为他提供诊断信息，使他能做出决定。随着PC在测试应用中的广泛使用，把测量信息存入PC，并用PC来控制仪器和辅助决策，就成了一件重要任务。他说，虽然LXI和GPIB使台式仪器自动化成为可能，但这并不是最初开发这些仪器时为它们安排的基本用途。

　　Hall承认，用户喜欢旋钮和按钮的感觉，并且首次接触仪器自动化的用户可能会发现编程想法很吓人。他在大学读的是电脑工程，但仍然发现C语言编程任务有些难。他说，图形方式的LabView语言简化了这项任务，并且该公司提供许多样本程序来帮助新用户入门。

　　ZTec Instruments公司制造包括PXI和LXI规格在内的数字化仪，公司总裁Christopher Ziomek说，作为一名工程师，如果他想在实验室中做测量，那么他会自然倾向于拿一台Tektronix示波器来用。他指出了一些实际的考虑事项。例如，如果你想在给被测的PXI示波器做上电循环的同时做测量，那么你将需要两个PXI机箱，一个用于被测的示波器，一个用于测试设备。尽管Ztec公司开发了Zscope软件，可在电脑屏幕上模仿传统示波器的前部面板，但Ziomek说：“我用有旋钮的装置时觉得更舒服。”

　　最终，多种仪器规格都会有发展空间，厂商们对此将会加以利用。例如，Tektronix公司（Ziomek喜欢用该公司制造的传统工程示波器来做实验室工作）在NIWeek大会上说，它正在与NI公司合作开发一种10Gsps的3GHz PXI数字化仪。Tektronix公司首席技术官Craig Overhage表示，公司已在研究如何把它的高带宽高采样率示波器技术带给那些偏爱模块式仪器体系结构的客户。Overhage说，他认为PXI示波器和传统示波器有不同的用途，并且预计新型PXI示波器（NI公司将负责营销）的推出不会影响该公司那些受欢迎的传统仪器的销售。