概覽

　　本文將說明無線領(lǐng)域的三個趨勢，這三個趨勢不僅影響RF測試儀器的設(shè)計，還影響工程師使用這些工具的方式。

　　正文

　　早上7點，你被收音機鬧鐘播放的精典搖滾音樂鬧醒。老天，這是什么歌?配備RDS標(biāo)準(zhǔn)的收音機屏幕上滾動顯示出“Wanted Dead or Alive - John Bon Jovi”數(shù)字文本。在你吃早餐時，可以通過WLAN收發(fā)器從在家里查看電子郵件。準(zhǔn)備出發(fā)上班時，你進入車庫，用315MHz FSK發(fā)射器打開車門鎖，然后通過43MHz ASK發(fā)射器發(fā)出另一個信號打開車庫門。從車庫倒車出來時，你可以享受衛(wèi)星無線電臺給你提供的商業(yè)免費娛樂節(jié)目。你一邊聽著歌，一邊就可以上班了。稍過一會，你就可以耳戴藍牙收發(fā)器，手拿3G手機。接著，需要跟老板核對一下訂單，看起來今天你得外出干活了。很快，你的GPS導(dǎo)航系統(tǒng)就得到一個3D定位，這樣你就準(zhǔn)備出發(fā)了。GPS接收器的聲音提示告訴你使用收費道路，路上將使用RFID讀卡器向你收取適當(dāng)?shù)馁M用。

　　毫無疑問，RF技術(shù)無處不在。但是，隨著采用無線技術(shù)用戶劇增，涉及這些產(chǎn)品生產(chǎn)工作的工程師們所面臨的挑戰(zhàn)也在隨之增加。事實上，在很多方面，RF測試市場是與無線消費產(chǎn)品市場并行發(fā)展的，新測試儀器的特性是由新消費產(chǎn)品決定的。

　　本文將說明無線領(lǐng)域的三個趨勢，這三個趨勢不僅影響RF測試儀器的設(shè)計，還影響工程師使用這些工具的方式。這三個趨勢是：

　　• 片上系統(tǒng)(SOC)集成度的提高;
　　• 新的標(biāo)準(zhǔn)需采用更先進的調(diào)制技術(shù);
　　• 縮短測試時間的壓力增大。

　　通過了解這三個趨勢，我們就能理解：為什么必須有通用、軟件定義和具有內(nèi)在靈活性的測試平臺來滿足這些行業(yè)需求。二十年前，美國國家儀器公司的人員率先提出“虛擬儀器”的概念，來描述采用可自定義軟件和模塊測量硬件來創(chuàng)建用戶定義測量方案的系統(tǒng)。盡管當(dāng)時人們對此概念仍有爭議，但現(xiàn)在我們看到：RF和通信行業(yè)正在推動這樣的測量方法的發(fā)展。

　　趨勢1：片上系統(tǒng)集成度的提高

　　幾年以來，消費者要求產(chǎn)品功能更豐富，這就使在同一設(shè)備中集成的無線標(biāo)準(zhǔn)越來越多。無論該設(shè)備是手機，抑或是汽車，設(shè)備中裝備更多RF收發(fā)器的可能性都在增大。

　　五年前，當(dāng)我看見我的手機除了支持四頻帶GSM外還具備藍牙收發(fā)器，我覺得很驚奇。而現(xiàn)在，任何不帶藍牙連接和3G網(wǎng)絡(luò)支持功能的手機都會被視為過時。事實上，下一代智能手機很可能將支持更大范圍的標(biāo)準(zhǔn)，包括GSM、EDGE、W-CDMA、WiMAX、WLAN、DVB-H、Bluetooth甚至GPS。當(dāng)然，集成多個標(biāo)準(zhǔn)也不僅僅局限于蜂窩通訊領(lǐng)域。在汽車領(lǐng)域，現(xiàn)在的信息娛樂系統(tǒng)設(shè)計不僅支持傳統(tǒng)的AM/FM收音機，還可以通過GPS提供導(dǎo)航服務(wù)，以及通過ATSC或DVB-T廣播視頻提供視頻娛樂節(jié)目。

　　SOC集成度提高最明顯的例子出現(xiàn)在無線LAN(WLAN)領(lǐng)域。在該領(lǐng)域，RF前端、WLAN基帶和藍牙基帶都已經(jīng)集成到單個芯片中。此外，還有很多具備無線連接的“多標(biāo)準(zhǔn)”消費設(shè)備。例如，傳統(tǒng)的GPS設(shè)備中只有RF接收器作為GPS RF前端，而現(xiàn)在的GPS接收器則可能還會提供藍牙，甚至AM/FM功能。

　　正如所預(yù)料到的，消費層多標(biāo)準(zhǔn)集成度的提高也已逐漸使半導(dǎo)體行業(yè)的價值鏈變差。為了同時實現(xiàn)低成本和小尺寸，很多芯片廠商現(xiàn)在都提供在同一片芯片上集成多個收發(fā)器的SOC架構(gòu)。

　　在半導(dǎo)體和消費產(chǎn)品兩個層面向更高集成度的轉(zhuǎn)變對消費者是有利的，而對于工程師，事實證明這對于測試是個巨大的挑戰(zhàn)。在過去，工程師可以針對需要測試的各個標(biāo)準(zhǔn)使用不同的臺式儀器。導(dǎo)航設(shè)備可以用GPS仿真器、蜂窩設(shè)備可以用無線測試套件，即使WLAN和藍牙測試也可以用專用的WLAN和藍牙測試設(shè)備套件。然而，隨著無線設(shè)備集成度的提高，原來的方法過于昂貴。因此，無線測試領(lǐng)域也發(fā)生了根本性的變化。

　　所以，未來主流趨勢將是提供可以測試大量無線標(biāo)準(zhǔn)的通用RF發(fā)生器和分析儀。例如，通過基于LabVIEW的PXI RF測量系統(tǒng)，相同的硬件可用于測試AM、FM、RDS、XM/Sirius、ATSC、DVB、ISDB-T、UHF RFID、GPS、GSM、EDGE、W-CDMA、WiMAX、WLAN和其他標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)產(chǎn)品設(shè)計中加入新標(biāo)準(zhǔn)時，測試多個無線標(biāo)準(zhǔn)的工程師就不再需要每加一個標(biāo)準(zhǔn)就購買一臺新的儀器。此外，許多通用儀器可以過一段時間就進行升級，以實現(xiàn)對新標(biāo)準(zhǔn)或新出現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)的測試功能。

　　趨勢2：新的標(biāo)準(zhǔn)

　　在上個年代，無線通訊行業(yè)經(jīng)歷了不斷的革新，新的無線手機和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備達到了前所未有的數(shù)據(jù)速率。但是，這種革新也有代價，它也給現(xiàn)在的測試工程師帶來了巨大的挑戰(zhàn)。下一代通訊設(shè)備不僅更為復(fù)雜，而且還對測量質(zhì)量要求更高。

　　無線通訊系統(tǒng)最近的一個主流革新是MIMO-OFDM(多入多出–正交頻分復(fù)用)的出現(xiàn)。1949年，Claude Shannon提出了后人稱為“香農(nóng)定理”的公式，它指出最大信道容量受帶寬和信噪比(SNR)的限制，如公式1所示。

　　容量=帶寬xlog2(1+SNR) 公式1.香農(nóng)定理

　　近年中，人們對技術(shù)做出很大的改進，以求提高無線通訊信道的效率。盡管有很多傳統(tǒng)的信道，如ATSC(廣播視頻)和GSM(蜂窩)就采用單載波調(diào)制方案，但使用如OFDM(正交頻分復(fù)用)這樣的技術(shù)可以達到更高的效率。事實上，DVB-T和IEEE 802.11a/g等一些標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)使用OFDM來提高信道效率。

　　香農(nóng)定理可用于說明單天線系統(tǒng)的最大吞吐量，但通過采用多天線系統(tǒng)可以得到更高的吞吐量。事實上，固定和移動應(yīng)用對數(shù)據(jù)速率的要求不斷提高，導(dǎo)致新一代采用MIMO-OFDM技術(shù)的通訊標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生。圖1中，我們可以看到新興的標(biāo)準(zhǔn)，如WiMAX/3GPP LTE和IEEE 802.11n。