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類型分類：: 科普知識

數據分類：: 測試系統

應用高速數據采集卡實現無線局域網絡基頻發射模塊測試系統

發布日期：2022-10-09 點擊率：104

近年來已有不少公司推出高速數據采集卡 (High Speed Data Acquisition Card), 并且聲稱可以應用在軍用雷達信號分析、超聲信號分析、數字廣播信號分析，或是噴墨式墨盒系統測試等各個方面。
仔細觀察一下這些高速數據采集卡的規格: 20～100 MS/s 的采樣頻率(sampling rate)，30～60MHz 的帶寬，可以供多組模擬信號同時輸入，同時模擬輸入的范圍可通過軟件選擇… 等等，的確是有條件可以勝任上述應用，可惜能在報章雜志上見到的應用實例并不多, 也因此無法一窺其中的癥結與奧秘。基于此原因，本文將以規格適當的高速數據采集卡為例，制作一套無線局域網絡(WLAN)基頻發射模塊測試系統,闡述其在無線局域網絡(WLAN) 研發及批量生產測試設備方面的可能應用，希望能提供讀者更多的想法。

為何選擇 WLAN 為應用對象呢？我們以臺灣網通正文公司(Gemtek)為例，他們表示，2005 年NB(筆記型計算機)內建WLAN模塊的比例將接近90%，同時預估從第2季起內建模塊的標準化將從802.11g提升為802.11a+g，全年的出貨量將達到2000-2500萬套之間。另外一家公司建漢(CyberTAN Tech.) 也預期其整體WLAN產品的出貨量將挑戰2500萬套。陽慶(GlobalSun Tech.)正式并入友勁后，也預期2005年WLAN的出貨量將挑戰800萬套。以上數據都顯示WLAN及其相關產品未來成長的空間還很大，誰能夠勝出就取決于誰能快速設計出符合規格又可以快速大量生產的產品。這一方面有賴于研發人員在研發階段能有效解決可能發生的問題，并經完整驗證；另一方面有賴于生產線是否有足夠的測試機臺以確保產品的品質和性能。但是以現有的測試平臺價位與效率來看，動輒每臺數十萬人民幣及每分鐘一片的測試效率，各廠商(包括芯片設計, 系統生產)是否有意愿和能力購置數量如此龐大的設備以供研發單位及生產線使用, 恐怕是未來各廠商都要傷透腦筋考慮的問題。

基于未來芯片和設備生產廠商勢必都會加強測試實驗室的建設，同時利用更多更新的測試設備來仿真實際射頻網絡環境，并測試產品和網絡解決方案的高穩定性和可擴展性的考慮，價格低廉并且功能可以彈性擴展的研發驗證工具必然有其市場。本文擬以凌華科技最近推出的PXI-9820 高速數據采集卡為核心，設計一套成本低廉、功能彈性且適于大量復制的WLAN發射模塊實時誤差向量幅度（real-time Error Vector Magnitude, EVM）測試系統，以期能提供給芯片設計與系統生產廠商另一個思考方向。

系統構成：
該系統共分成三大部份：WLAN發射模塊、高速數據采集卡及控制器模塊、軟件接口和EVM計算分析軟件模塊。

        1. WLAN發射模塊：
        1) 市售無線網卡(802.11.a) + card bus： WLAN發射模塊主體。
        2) Analog Device Instrument (ADI) 的evaluation board：將I+，I–，Q+，Q–差分信號轉為單端輸出電路之I，Q信號。

        2. 高速數據采集卡及控制器模塊：
        1) ADlink PXI-3800： Pentium-M 1.6GHz PXI 控制器，實時信號處理。
        2) ADlink PXIS-2506： 3U 6-slot PXI 便攜式機箱。
        3) ADlink PXI-9820： 3U PXI 65MS/s，14-bit digitizer with on-board 128MB SDRAM，采集IQ 信號。

        3. 軟件接口和EVM計算分析軟件模塊：
        1) ADlink in-house 無線網卡信號控制程序：控制WLAN卡重復的產生傳送封包(frame)并傳送封包。
        2) ADlink in-house 實時 I-Q 信號分析程序：進行離散快速傅利葉轉換，64-QAM，計算EVM等。

圖(一)為測試系統的示意方塊圖。PXI-3800控制器執行無線網卡信號控制程序，通過 card bus 使無線網卡不斷的輸出待量測的Tx 信號。因為網卡上的輸出信號為I+，I–，Q+，Q–的差分信號 (differential ended)，但是我們用的信號采集卡為2個通道(channel)的單端輸入(single ended)，所以需要用一個轉換電路來完成差分信號轉換單端輸出，這部份我們用Analog Device Instrument (ADI) 的evaluation board來加以實現。最后將這個待分析的基頻IQ信號輸入PXI-9820，并以in house 的實時 I-Q 信號分析程序在PXI-3800上進行FFT、 EVM等分析。圖(二)則為實際的基頻發射模塊測試系統。