Hittite Microwave verringert Prüfkosten für RFICs und verbessert Testgeschwindigkeit mithilfe des NI-PXI-Vektorsignal-Transceivers und erweiterter Instrumententreiber für FPGA-basierte Messgeräte (FPGA Extensions)

  Read in   |   Print Print

"Mit dem NI-Vektorsignal-Transceiver, der erweiterten Instrumententreiber-API für FPGA-basierte Messgeräte und der PXI-Plattform stellt NI uns eine hochmoderne Testlösung bereit, die wir benötigen, um Testkosten gering zu halten und innerhalb unserer Branche wettbewerbsfähig zu bleiben."

- Hittite Microwave Corporation,

The Challenge:
Für neue RF-Komponenten mit stetig wachsendem Funktionsumfang sind leistungsstarke RF-Prüfgeräte erforderlich, die sowohl bedienfreundlich als auch äußerst flexibel und anpassbar sind, damit sich Testzeit und -kosten reduzieren lassen.

The Solution:
Ingenieure der Hittite Microwave Corporation setzten einen erweiterten Instrumententreiber für FPGA-basierte Messgeräte (FPGA Extensions) ein, um die bestehenden Analyse- und Erzeugungsfunktionen für RF- und Basisbandsignale des softwaredesignten Vektorsignal-Transceivers NI PXIe-5645R zu nutzen. Sie modifizierten außerdem den anwenderprogrammierbaren FPGA, um benutzerdefinierte Signalverarbeitung und eine digitale Ansteuerung des Prüflings umzusetzen.

Author(s):
Hittite Microwave Corporation -

Hittite Microwave Corporation

Die Hittite Microwave Corporation entwickelt und produziert leistungsstarke integrierte Schaltkreise, Module, Subsysteme und Messgeräte für technisch anspruchsvolle Digital-, HF-, Mikrowellen- und Millimeterwellenanwendungen, die in Bereichen von DC bis 110 GHz arbeiten. In standardisierten und kundenspezifischen Produkten verwendet das Unternehmen Analog-, Digital- und Mixed-Signal-Halbleitertechnologien, die in einer Vielzahl von drahtlosen und kabelgebundenen Kommunikations- und Sensoranwendungen zum Einsatz kommen, z. B. in den Bereichen Automobil, Breitbandkommunikation, Mobilfunkinfrastruktur, Glasfaserkommunikation und Netzwerke, Mikrowellen- und Millimeterwellenkommunikation, Verteidigungswesen, Prüfen und Messen sowie Luft- und Raumfahrt.

Fortschritte beim Produktdesign erfordern Fortschritte bei Tests

Mit den neuesten RFICs und Multichip-Module (MCMs) bietet Hittite seinen Kunden einen breiteren Funktionsumfang und mehr Leistungsfähigkeit als je zuvor, doch erhöht dies auch die Komplexität und die Kosten für die Tests dieser Geräte. Die Module intergrieren diverse Sende- und Empfangspfade differenzieller I/Q-Basisband-I/O. Des Weiteren beinhalten sie mehrere interne RF-Filter, Modulatoren, Verstärker, Digital-Analog-Wandler, Analog-Digital-Wandler usw. Der Vektorsignal-Transceiver NI PXIe-5645R vereint einen Vektorsignalanalysator, einen Vektorsignalgenerator, Basisband- und Digital-I/O in einem einzigen PXI-Express-Modul mit vier Steckplätzen. Dadurch ist er das ideale Gerät für die Tests unserer RFICs und MCMs.

Ein kompletter Test dieser Module mit klassischen Stand-alone-Prüfgeräten in einer MIMO-Konfiguration (Multiple-Input, Multiple-Output) wäre mühsam und kostspielig. Zudem würden aufwendige Verkabelung und eine komplexe Prüflingsaufnahme erforderlich. Der NI-Vektorsignal-Transceiver hingegen lässt sich leicht erweitern, sodass MIMO-Testanwendungen in einem einzigen PXI-Express-Chassis unterstützt werden. Außerdem können wir zusätzliche NI-PXI-Messgeräte einfach in die Backplane integrieren. So haben wir beispielsweise das System um mehrere Netzteile des Typs NI PXIe-4145 ergänzt, ohne dass dafür zusätzlicher Platzbedarf im Rack entstand. Darüber hinaus kostet das NI-PXI-Prüfsystem im Vergleich zu klassischen Stand-alone-Messgeräten insgesamt weniger.

Anpassungen des FPGAs des Vektorsignal-Transceivers an höhere Prüfsystemleistung

Die kompakte Größe und die hohe Analogleistung des NI-Vektorsignal-Transceivers passen ausgezeichnet zu unserer RF-Testanwendung. Die Möglichkeit, den FPGA mithilfe der Systemdesignsoftware NI LabVIEW zu programmieren, gibt unseren Tests jedoch eine völlig neue Dimension. Die Erweiterungen (FPGA Extensions) für die Standardmessgerätetreiber des RF-Signalanalysators und -generators unterstützen uns bei der benutzerspezifischen Anpassung des Vektorsignal-Transceivers. Alle Hard- und Softwarefunktionen, die wir von unseren RF-Prüfgeräten erwarten, bleiben weiterhin erhalten.

Die meisten unserer Geräte werden über das SPI-Protokoll (Serial Peripheral Interface) angesteuert, wie auch weitere Komponenten auf unserer Leiterplatte. Wir nutzen LabVIEW FPGA-IP von NI, um mehrere Geräte über den Digital-I/O-Anschluss am Vektorsignal-Transceiver zu steuern. Der Großteil der Gerätesteuerung ist für das MCM, welches integrierte Filter, Dämpfer, Schaltmodule und Verstärker beinhaltet. Das hat etliche Permutationen und Tests zur Folge, die von uns durchgeführt werden müssen. Die Implementierung benutzerdefinierter Gerätesteuerung auf dem VST-FPGA trug dazu bei, unsere Gesamttestzeit um mehr als das 30-Fache im Vergleich zu unserem bisherigen Stand-alone-Prüfaufbau zu reduzieren. Dadurch, dass wir FPGA Extensions nutzen, mussten wir den FPGA in LabVIEW nur minimal modifizieren. Die Kompatibilität zu den Standardmessgerätetreibern konnte gewahrt werden. Die für ein Projekt mit maßgeschneiderter Firmware notwendige Entwicklungszeit reduziert sich somit erheblich und wir waren immer noch in der Lage, vom kompletten Funktionsumfang der bewährten NI-RF-Messgerätetreiber zu profitieren.

NI stellte uns nicht nur revolutionäre Testhardware und -software für dieses Projekt zur Verfügung, wir erhielten während der Entwicklungsphase auch Support von den Systemingenieuren des Unternehmens, um sicherzugehen, dass wir unseren Zeitplan einhalten.

Zukünftige Möglichkeiten mit softwaredesignten Messgeräten

Wir haben gerade erst mit dem Einsatz des anwenderprogrammierbaren FPGAs auf dem Vektorsignal-Transceiver NI PXIe-5645R begonnen. Wir sehen für die Zukunft viele weitere Möglichkeiten für die Verwendung von erweiterten Instrumententreiben für FPGA-basierte Messgeräte, darunter Prüflingssteuerung, benutzerdefiniertes Triggern, Vergleich von Grenzwerten und Verringerung der Menge an Daten, die wir zur Verarbeitung an den Host übertragen. Dadurch, dass die Signalverarbeitung auf dem FPGA erfolgt, können wir Abläufe, die häufig durchgeführt werden, wie z. B. Leistungs-, Frequenz- und andere Messungen, beschleunigen und so die Testzeiten noch weiter reduzieren.

Des Weiteren lassen sich mit der flexiblen NI-Prüfplattform viele Gerätetypen testen. Das hilft dabei, Hardwareinvestitionen zu wahren, da die Hardware für zukünftige Produkte genutzt werden kann. Wir benötigen eine erweiterbare Plattform, welche die zunehmende Komplexität, die wir für die nächsten fünf Jahre und darüber hinaus erwarten, bewältigen kann. Mit dem NI-Vektorsignal-Transceiver, den FPGA-Erweiterungen für Messgerätetreiber und der übrigen PXI-Plattform stellt NI uns eine hochmoderne Testlösung bereit, die wir benötigen, um Testkosten gering zu halten und innerhalb unserer Branche wettbewerbsfähig zu bleiben.

NI-Kontaktpersonen: Erik Johnson und Ryan Verret

Author Information:
Hittite Microwave Corporation

Bookmark and Share


Explore the NI Developer Community

Discover and collaborate on the latest example code and tutorials with a worldwide community of engineers and scientists.

‌Check‌ out‌ the‌ NI‌ Community


Who is National Instruments?

National Instruments provides a graphical system design platform for test, control, and embedded design applications that is transforming the way engineers and scientists design, prototype, and deploy systems.

‌Learn‌ more‌ about‌ NI