Hittite Microwave社:NI PXIベクトル信号トランシーバとハードウェアドライバの拡張機能FPGA Extensionsを使用して、RF集積回路テストのコスト削減と時間短縮を実現

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"NIベクトル信号トランシーバと、ハードウェアドライバの拡張機能であるFPGA extensions、そしてPXIプラットフォームを使用したことで、テスト費用を抑えつつ業界における競争力を維持するために必要な最先端のテストソリューションが開発できました。"

- Hittite Microwave Corporation,

The Challenge:
機能が進化し続ける昨今のRFコンポーネントには、使いやすく柔軟性とカスタマイズ性に優れ、時間とコストの削減につながる高性能のRFテスト計測器が必要です。

The Solution:
Hittite Microwave社のエンジニアは、ハードウェアドライバの拡張機能であるFPGA extensionsを使用して、ソフトウェア設計型(software-designed)NI PXIe-5645Rベクトル信号トランシーバの既存のRF/ベースバンドI/Q解析・生成機能を活用し、同時にユーザによるプログラミングが可能なFPGAを修正して、カスタム信号処理とテスト対象のデジタルデバイス制御をしました。

Author(s):
Hittite Microwave Corporation -

Hittite Microwave Corporation

Hittite Microwave社は、DCから110 GHzに及ぶ技術的に高度なデジタル、RF、マイクロ波、およびミリ波アプリケーション向けの高性能IC、モジュール、サブシステム、計測システムを開発・製造しています。同社の標準およびカスタム製品は、アナログ、デジタル、ミックスドシグナル半導体技術を利用したもので、自動車、ブロードバンド、携帯電話インフラ、光ファイバー/ネットワーク、マイクロ波/ミリ波通信、防衛、テスト/計測、宇宙などの市場向けの広範な無線/有線通信およびセンサアプリケーションに採用されています。

製品設計の進化で求められるテストの進化

Hittite Microwave社では、最新のRFICおよびマルチチップモジュール(MCM)がかつてない豊富な機能と高い性能を提供しています。しかしこのような性能の向上は、デバイスのテストの複雑化と費用の上昇を招きます。それらのモジュールは、様々なI/QベースバンドI/Oと、複数の送受信経路を備えています。さらに、複数の内部RFフィルタ、変調器、増幅器、D/Aコンバータ(DAC)、A/Dコンバータ(ADC)など、多くのコンポーネントを搭載しています。NI PXIe-5645Rベクトル信号トランシーバは、ベクトル信号アナライザ、ベクトル信号発生器、I/QベースバンドI/O、およびデジタルI/Oを1つの4スロットPXI Expressモジュールに収めたもので、当社のRFICやMCMのテストに最適な計測器でした。

そのようなモジュールを従来のラックアンドスタック型テスト計測器を使ってMIMO(multiple-input, multiple-output)構成で完全にテストするのは、費用と手間がかかる上、必要なケーブルや器具が複雑になる可能性があります。一方簡単に拡張可能なNIベクトル信号トランシーバを使用すれば、1つのPXI ExpressシャーシでMIMOテストアプリケーションがサポートされ、さらに追加のNI PXI計測器を1つのバックプレーンに簡単に統合することが可能です。例えば、ラックスペースを増やさずに、複数のNI PXIe-4145電源をシステムに追加することができました。さらにNI PXIテストシステムは、従来のラックアンドスタック型計測器に比べ、全体的なコストも少なくすみます。

ベクトル信号トランシーバのFPGAをカスタマイズしてテストシステムの性能を向上

NIベクトル信号トランシーバはコンパクトサイズでアナログ性能が優れているため、当社のRFテストアプリケーションに最適でした。しかし我々のテストに最大の変化をもたらしたのは、NI LabVIEWシステム開発ソフトウェアでFPGAのプログラミングができる点でした。標準のRF信号アナライザとRF信号発生器のハードウェアドライバ向け拡張機能であるFPGA Extensionsは、ベクトル信号トランシーバのカスタマイズに大きく役立ちました。しかもRFテスト機器に期待されるソフトウェア/ハードウェア機能は全て維持されています。

当社では、負荷ボード上の多くのコンポーネントに加え、ほとんどのデバイスをデジタルのシリアル周辺機器インタフェース(SPI)プロトコルを使用して制御しています。NIのLabVIEW FPGA SPI IPを使用して、ベクトル信号トランシーバのデジタルI/Oポート経由で複数のデバイスを制御します。ほとんどのデバイス制御はMCMに対して行うもので、MCMにはフィルタ、アッテネータ、スイッチ、アンプが内蔵されているため、多くの入れ替えやテストの実行が必要となります。VST FPGAでカスタムデバイス制御を実装したことで、以前のラックアンドスタック型テストシステムに比べ、テストにかかる時間が30分の1以下に短縮できました。ハードウェアドライバの拡張機能であるFPGA extensionsを使用したので、LabVIEWでFPGAにわずかな修正を加えただけで、標準の計測器ドライバとの互換性を維持することができました。これによりカスタムファームウェアを使用したプロジェクトの開発に必要な時間が大幅に短縮されますが、NI RF計測器ドライバの機能は全てそのまま利用できます。

このプロジェクトではNIの画期的なテストソフトウェア/ハードウェアが使用できただけでなく、NIのシステムエンジニアによる開発プロセスのサポートも利用することができたため、期日通りにプロジェクトを完成させることができました。

ソフトウェア設計型計測の今後の可能性

当社では現在、NI PXIe-5645Rベクトル信号トランシーバのプログラム可能なFPGAを使用したプロジェクトに取り組んでいます。当社では、ハードウェアドライバの拡張機能FPGA extensionsの今後に多くの可能性を見出しています。例えばDUT制御、カスタムトリガ、リミット比較、処理用にホストに転送するデータ量の削減などです。FPGAに信号処理を実装することで、電源計測や周波数計測といった頻繁に実行する操作を迅速化して、さらにテスト時間を短縮することができます。

さらに、柔軟性に優れたNIテストプラットフォームなら多くのデバイスタイプに対応しますので、将来の製品にも再利用することができ、ハードウェア資産を守ることができます。近い将来見込まれる製品のさらなる複雑化にも対応できるスケーラブルなプラットフォームが必要です。NIベクトル信号トランシーバと、ハードウェアドライバの拡張機能であるFPGA extensions、そしてPXIプラットフォームを使用したことで、テスト費用を抑えつつ業界における競争力を維持するために必要な最先端のテストソリューションが開発できました。

NI担当者:Erik Johnson/Ryan Verret

Author Information:
Hittite Microwave Corporation

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