PXI和LXI实现通信测试自动化的设计

　　要点

　　上世纪80年代美国国家仪器公司NI（NationalInstruments）提出的虚拟测量仪器（VI）概念，引发了传统仪器领域的一场重大变革，使得计算机和网络技术得以长驱直入仪器领域，和仪器技术结合起来，从而开创了“软件即是仪器”的先河。虚拟仪器，实际上就是一种基于计算机的自动化测试仪器系统，即采用计算机开放体系结构取代传统的单机测量仪器，对各种各样的数据进行计算机处理、显示和储存。虚拟仪器的突出优点在于能够和计算机技术结合，从而开拓了更多的功能，具有很大的灵活性，极大提高了测试系统的处理能力。与此同时，人们对于虚拟仪器系统中硬件与计算的连接方式对于测试系统整体性能带来的影响，表现出了前所未有的关注。

　　仪器早已能和控制器通信并且互相通信，来为这类应用服务。这种能力可追溯到上世纪60年代末，当时HP公司发明了HP接口总线（HP-IB），被制定为IEEE-488标准，并起了一个与厂商无关的名字--通用接口总线（GPIB）。很多仪器早已配备以电脑为中心的通用接口，比如RS-232、USB等等。但这些接口都有局限性。GPIB电缆又粗大又贵，并且数据速率有限。USB电缆无处不在，也很便宜，但接口不具备针对仪器的特性，而且把通信局限于单台电脑附近的几部仪器。

　　LXI标准和PXI标准正在克服这些局限性。这些标准各自的支持者们分别以LXI联盟和PXI系统联盟为代表，在夏秋两季的行业活动期间，他们大力宣传各自标准的特性和好处。人们可以使用符合其中某种标准的仪器或是混合系统，来为自己的实验室带来自动化测试能力。几家厂商表示：不存在某种单一的仪器系统体系结构来用于所有应用，他们在同时支持两种标准，或至少是在研究这些标准（表1中的突出显示部分）。

　　所谓LXI就是一种基于以太网技术等工业标准的、由中小型总线模块组成的新型仪器平台。LXI仪器是严格基于IEEE 802.3、TCP/IP、网络总线、网络浏览器、IVI-C0M 驱动程序、时钟同步协议（IEEE1588）和标准模块尺寸的新型仪器。与带有昂贵电源、背板、控制器、MXI卡和电缆的模块化插卡框架不同，LXI模块本身已带有自己的处理器、LAN连接、电源和触发输入。LXI模块的高度为一个或二个机架单位，宽度为全宽或半宽，因而能容易混装各种功能的模块。信号输入和输出在LXI模块的前面，LAN和电网输入则在模块的后面。LXI模块由计算机控制，所以不需要传统台式仪器的显示、按键和旋钮，同时由LXI模块组成的LXI系统也不需要如VXI或PXI系统中的0槽控制器和系统机箱。一般情况下，在测试过程中LXI模块由一台主机或网络连接器来控制和操作，等测试结束后它再把测试结果传输到主机上显示出来。LXI模块借助于标准网络浏览器进行错误浏览，并依靠IVI-C0M驱动程序通信，从而便利了系统集成。

　　如果人们正在从事微波领域的工作，他们将需要LXI系统或者配备LXI微波仪器的混合系统。在PXI规格方面，Phase Matrix公司提供26.5GHz PXI-1420下变频器，而Pickering Interfaces公司则提供PXI微波开关。Aeroflex公司和National Instruments公司的通用PXI射频信号源和接收器分别达到最高6GHz和6.6GHz.PXI射频模块制造商并不打算增加带宽，而是以支持新兴技术为目标。例如，Aeroflex公司最近宣布了其PXI系统的新型LTE测量能力。相比之下，人们能买到的几乎任何类型的台式仪器大概都提供符合LXI的版本。例如， Rohde & Schwarz公司刚刚推出了它的R&S ZVA67，这是一种10MHz至67GHz矢量网络分析仪。该仪器符合LXI C类。

　　另外，如果人们需要某种远程访问形式，或者必须覆盖长距离，那么事实能够证明LXI是首选技术。例如，如果人们需要对雷达工作距离开展测试，其中的信号源和接收器相隔数百米，那么LXI系统就能轻松完成在别的方式下不切实际的测量（参考文献1）。

　　另一方面，PXI提供了一种方式来轻松配置某个仪器系统，无须处理LAN问题，也无须IT部门参与。PXI天生就在背板上的仪器之间提供时钟同步，LXI B和C类仪器具有这种能力，但较常见的C类版本不具备这种能力，特别是在射频与微波范围内。而且，PXI系统可以用很高的速率来输送数据，执行仪器外的存储与分析。