在過去的幾十年里，軟件定義的射頻測試系統(tǒng)架構已經成為主流。如今，幾乎所有商業(yè)現(xiàn)成的（COTS）自動化射頻測試系統(tǒng)都使用應用軟件通過總線接口與儀器進行通信。射頻應用變得越來越為復雜，工程師們正面臨增強功能性且不增加測量次數與成本的兩難。盡管在測試測量算法、總線速度和CPU速度上的提高減少了測試次數，但仍需要進一步改善以應對不斷復雜化的射頻測試應用。
在商用現(xiàn)成的射頻測試儀器中增加現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）的使用，可以滿足對于速度和靈活性的需求。在高層中，F(xiàn)PGA是可編程的硅芯片，可以通過軟件開發(fā)環(huán)境的配置來實現(xiàn)自定義硬件功能。雖然在射頻儀器中使用FPGA是一個很好的創(chuàng)舉，但通常這些FPGA密閉且功能固定，只能用于特定的目的，允許自定制的范圍很小。這正體現(xiàn)了用戶可編程的FPGA相較于封閉、固定特性FPGA的顯著優(yōu)勢。借助于用戶可編程的FPGA，您可以自定制射頻儀器直至管腳，讓它能夠滿足您的特定應用需求。
矢量信號收發(fā)儀（VST）是一類全新的儀器，它結合了矢量信號分析儀(VSA)、矢量信號發(fā)生器(VSG)與基于FPGA的實時信號處理和控制。NI的全球首臺VST還擁有用戶可編程FPGA，它允許自定義算法直接用于儀器的硬件設計。這種軟件設計的方法讓VST擁有了軟件定義無線電(SDR)架構的靈活性以及射頻儀器的高性能。圖1（下圖）展現(xiàn)了傳統(tǒng)射頻儀器和VST軟件設計方法之間的差異。
圖1. VST軟件設計方法與傳統(tǒng)方法的對比。
NI VST: 基于LabVIEW FPGA和NI RIO構架
NI LabVIEW FPGA模塊擴展了LabVIEW系統(tǒng)設計軟件，以便在NI可重配置I / O（RIO）硬件上應用FPGA，NI VST便是其中之一。由于LabVIEW能夠清楚地表現(xiàn)并行架構和數據流，非常適用于FPGA程序的編寫，所以用戶不論有沒有傳統(tǒng)FPGA設計的經驗都能高效運用可重新配置硬件的功能。作為系統(tǒng)設計軟件，LabVIEW能夠混合處理FPGA和微處理器（在PC環(huán)境中）上的數據，因而用戶無需擁有淵博的計算架構和數據處理知識即可實現(xiàn) ,這點對于現(xiàn)代通信測試系統(tǒng)的裝配尤其重要。
NI VST軟件基于強大的LabVIEW FPGA與NI RIO架構，并擁有眾多針對客戶應用的初始功能，包括應用IP、參考設計、范例和LabVIEW范例項目。這些初始功能包含了所有默認的LabVIEW FPGA特性和預構建的FPGA位文件，以幫助用戶快速上手。若沒有這些現(xiàn)成的功能，以及高效的LabVIEW、精心設計的應用/固件架構，VST軟件設計的特性將會是各類用戶不小的挑戰(zhàn)，因此正是這些特性將前所未有的高水平定制帶向了高端儀器。
改進傳統(tǒng)射頻測試
NI VST不僅具備快速的測量速度和小巧的生產測試儀器組成結構，同時還擁有研發(fā)級箱型儀器的靈活性和高性能。VST因此可以用來測試各種標準，如802.11ac，5.8 GHz下其誤差矢量幅度(EVM)優(yōu)于-45 dB（0.5％）。此外，傳輸、接收、基帶I/ Q以及數字輸入輸出都擁有共同的用戶可編程FPGA，使得VST遠遠優(yōu)于傳統(tǒng)的箱型儀器。
數據壓縮就是一個典型的例子，截取、信道化、平均以及其它自定義算法允許FPGA執(zhí)行計算強度大的任務。通過減少必要的數據吞吐量和主機上的處理負載，可縮短測量時間且增加平均，給予用戶更大的測量信心。其它基于FPGA、用戶定義的算法的范例還包括自定制觸發(fā)、FFT發(fā)動機、噪音校正、內聯(lián)濾波、變時滯、功率級伺服等等。
軟件設計儀器，如VST，還可以縮小設計和測試之間的差異，讓測試工程師可在設計完成之前集成或驗證設計的各個方面，同時允許設計工程師使用儀器級硬件，將他們的算法原型化并在設計早期流程中評估設計。
范例： 基于FPGA的DUT控制和測試序列
除了射頻接收器和發(fā)送器的基帶I/Q數據，PXI VST還具有高速數字I / O，可直接連接到用戶可編程的FPGA。這使用戶能夠執(zhí)行自定制數字協(xié)議，控制待測設備（DUT），大幅減少測試次數。查看圖2中的范例。 除此之外，測試序列可在FPGA上執(zhí)行，允許DUT通過實時測試改變狀態(tài)和序列。
圖 2. VST靈活的數字I / O功能可以控制射頻收發(fā)器的狀態(tài)。
