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高弹性高灵活 模组化仪器满足各种量测需求
让测试事半功倍

【作者: 王岫晨】2019年10月21日 星期一

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由於现代化的电子装置渐趋复杂,技术整合度也越来越高,这些复杂的情况,都使得测试系统必须变得更加灵活,同时设备的成本压力,也促使系统寿命必须更为延长。如果要满足所有这些需求,只有透过软体定义的模组化架构方能办得到。模组化仪器(MI)的特色是采用共用元件、高速汇流排、开放式的使用者定义软体,因此完全可以满足目前与未来自动化测试设备(ATE)的需求。



图一 :  模组化仪器的特色是采用共用元件、高速汇流排、开放式的使用者定义软体,可以满足自动化测试设备的需求。
图一 : 模组化仪器的特色是采用共用元件、高速汇流排、开放式的使用者定义软体,可以满足自动化测试设备的需求。

高度弹性

一般来说,模组化仪器是由主机电脑的软体所定义,这样一来使用者就可以即时定义量测与分析作业。此外,模组化仪器还可以在FPGA上布署运算式藉以提高效能,并进一步充分运用系统弹性。相较於传统箱型仪器多半是由供应商所定义的固定式软体架构,这样的方式更可提供更为优异的弹性与效能。


整合性

模组化仪器系统内的所有仪器,都会共用电源供应器、机箱与控制器,相较之下,独立式仪器的每款仪器都会配备这些元件,增加成本与体积不说,还可能会降低稳定性。一般来说,相较於传统仪器建置而成的测试系统,GHz级的处理器与软体等共用技术,能有助於将量测传输率提高10到100倍。


小体积

由於所有模组化仪器皆共用电脑、机箱、电源供应器、显示器等,所以相较於针对桌上型用途经过最隹化的箱型仪器,模组化仪器系统的体积可以缩小不少。比起相同体积的单一箱型仪器,模组化架构更可布署高达17组仪器。


高传输

PXI架构的软体定义系统可以充分运用现成的电脑技术,如多核心处理器与PCI/PCI Express等。PCI Express为目前频宽最高(达4GB/s)的资料汇流排,可达到LAN的10倍频宽与1/100的潜时。如此一来,即可大幅缩短测试时间。


多功能

以国家仪器的模组化仪器为例,可提供500种以上的PXI模组,更方便使用者透过必要功能来设定测试系统。这些模组可提供DC与26.5GHz等功能,另外还包含最高24位元解析度的示波器,还有快速精确的7位半DMM。另外也可以连接传统的箱型仪器,进一步满足个人化的量测需求。


是德科技PXI产品优势

是德科技持续提升PXI创新功能,以协助客户更快争取产品上市先机,并达成降低测试成本的目标。此外,是德也不断扩大PXI和PXIe模组化产品的阵容,这些产品具有出色的品质、性能和量测专业技术,可带来突破性功能。


为了帮助客户透过所选的软体平台快速开发测试系统,是德科技提供包含全套仪器驱动程式、文件和范例的PXI模组,适用於Microsoft C/C++、C#或Visual Basic、MATLAB、VEE、LabVIEW和LabWindows/CVI软体平台。


在PXI机箱与控制器方面,客户可以选择能满足需求的机箱和控制器,来建构合适的PXI测试系统。是德科技提供不同的大小和效能等级的多样化机箱。如需最高效能的系统,可使用M9023A或M9024A PXIe高效能系统模组和PC主机转接器,来配置是德科技Gen 3机箱。此Gen 3配置可对外部PC提供高达16GB/s的系统频宽。


Keysight PXIe机箱包括了:M9019A 18??槽Gen 3机箱可实现多通道、高效能制造测试应用,例如MIMO和PA/FEM;如果不需要Gen 3效能,经济有效的M9018B Gen 2 18槽机箱是建构大型系统的理想平台,它提供所有混合式??槽和高效能散热系统;M9010A 10??槽Gen 3机箱,可提供功率位准,以及出色的每??槽散热效率,以满足高效能PXIe模组的需求。它是适合安置於桌面的大型平台,并提供研发应用所需的小通道数;M9005A 5??槽Gen 1机箱则是小型、低成本应用(如低通道数VNA系统)的理想选择。


是德科技也提供了嵌入式控制器和缆线I/O等不同解决方案。各种控制器选项可同时兼顾灵活性与效能。当需要轻巧的解决方案或是想要直接连接至PXIe背板,可选择嵌入式控制器。有多个选项可供选择,以便将最新的电脑硬体连接到机箱。可选择的解决方案提供从基础的x8 Gen 2缆线连接,到高效能的x16 Gen 3缆线连接。


M9023A和M9024A PXIe系统模组另亦提供可透过x8 Gen 3菊链来串接多个机箱的选项。为了在多机箱系统中实现最高的效能,亦可在星状配置中使用多个M9049A主机转接器。


国家仪器模组化仪器优势

模组化仪器的架构,又可分为硬体、软体等两个架构。硬体架构的主体是PXI平台与电脑架构。PXI这种耐用的平台可满足测试、量测、控制等需求。量测硬体安装在工业级机箱中,主机电脑则嵌入机箱之内,或者透过接线介面连接至电脑。


PXI特有的优势,包含更多的通道数、便携性、整合式时序与同步化功能。至於模组化仪器包含的周边装置,则安装在电脑周边装置连接埠或周边装置??槽中。而主机电脑即可透过本身的I/O、处理器、电源供应器,於软体中执行量测作业。


至於软体方面,包含系统服务与驱动程式、测试开发软体、测试管理软体等。驱动程式I/O软硬体设定工具对模组化仪器而言非常重要,因为这是软硬体之间的桥梁。仪器驱动程式针对特定的开发环境经过最隹化,所以能顺利执行仪器指令。


此外,这些设定工具包含设定与测试I/O的资源,并可储存调整、校准、通道别名(Channel-aliasing)等相关资讯。而测试开发软体的工具有助於开发个人应用所需的程式码或程序。虽然图形化程式设计并非模组化仪器系统所必备,但是系统一般均使用图形化工具,以便简化使用程序并加速开发。例如国家仪器的LabVIEW便可提供最普遍、最完整的图形化开发环境。


另外,有些应用需要软体才能执行测试作业或查看测试资料。对高度自动化的测试系统来说,测试管理软体可提供序列、分流(Branching)/??圈产生(Looping)、报表产生、资料库整合等架构。其他应用采用的软体则有助於管理、分析资料撷取时所收集的资料或模拟时所产生的资料,并且能进一步将这些资料制作成报表。


产业新讯

5G商转在即 PXI架构可提供高弹性低成本优势

随着5G商转进入倒数计时阶段,全球厂商皆致力於提升资料传输的收发速度与通道密度。放眼目前NI已经设计出整合於天线的RF射频技术,举凡大规模天线阵列、Beamforming (波束赋形)的整合应用模式,以及5G NR与Beam-Steering (波束控制) 系统模型的建立,皆可加速5G无线领域的研究人员测试相关数值的速度。


而NI最新一代Massive MIMO原形验证系统,提供更高的资料传输率容纳更多的使用者,在加强稳定度的同时也能降低耗电量,协助工程师透过LabVIEW可重设模组与软硬整合的特性,打造出Massive MIMO测试台,迅速建立大规模天 线系统的原型。



图二 : 业界已经开始利用PXI模组来快速部署多天线测试技术
图二 : 业界已经开始利用PXI模组来快速部署多天线测试技术

另一方面,5G稳定且高速的连线优势,未来将广泛应用於自驾车的通讯设计,而自驾车能否安全上路的核心关键,则在於是否具备严苛的测试标准与精准的射频辨识。NI提供开放性的平台解决方案,可将V2X之间的讯息整合至ADAS测试系统,让自驾车保持最隹的行车距离,并获得更精准的导航路线;模拟硬体??路(HIL)结合网路的即时性,让企业在进行自驾车测试时,能够不间断地掌握车体处理器与感测器的稳定度,确保自驾车符合安全上路的标准。


是德科技PXI仪器解决方案


图三 : 是德科技PXI仪器解决方案
图三 : 是德科技PXI仪器解决方案图片来源:keysight.com

是德科技:「PXI解决方案可提高测试速度、并缩小整体尺寸。」


是德科技宣布,其高性能PXI和AXIe仪器和叁考解决方案阵容已经完成扩充。这些仪器和解决方案广泛用於各种应用,包括5G、PA/FEM和数位互连测试,以提高测试速度、提升精度并缩小整体尺寸。


是德科技致力通过PXI和AXIe仪器提供业界射频、微波和数位测量专业技术,这些新产品是其中一部分。利用是德科技的开放式Gen 3平台,客户可以选用最适合的外置电脑或控制器来满足自身需求。例如,需要对电脑进行优化,用以捕获并重播大资料流程的5G或电子战应用;或是需要大型、多通道、多主机壳PXIe测试系统的MIMO应用。


国家仪器PXI模组化平台


图四 : 国家仪器PXI模组化测试系统
图四 : 国家仪器PXI模组化测试系统图片来源:ni.com

国家仪器:「模组化仪器可建构经济实惠的自动化测试系统。」


国家仪器的模组化仪器(MI),可建构多功能且经济实惠的自动化测试系统。透过模组化仪器,可选择多种量测、讯号产生、RF、功率,与切换器模组,并可於软体中设定仪器,以符合特殊量测需要。


由於这些模组化仪器均可透过软体进行定义,因此可迅速互换并轻松重新设定,以符合相关的测试需求。此外,这种模组化仪器具有工业级标准电脑的功能,搭配进阶的时脉与同步化技术,可执行高速测试作业。另有多款平台可提供相关选项,包含PXI、PXI Express、PCI、PCI Express,与USB等。


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