傳統(tǒng)的測試儀器僅有單一的測試測量功能，而且只返回給用戶簡單的測量結(jié)果。這樣的儀器雖然精度高、反應(yīng)速度快并能滿足用戶基本的測試需求，但計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，使越來越多的儀器用戶需要借助高級測量儀器在PC端對測量結(jié)果進(jìn)行分析。儀器I/O也隨之出現(xiàn)。此外，還需要多種儀器進(jìn)行精確觸發(fā)和協(xié)同工作，也要求各種儀器具備統(tǒng)一的總線接口標(biāo)準(zhǔn)。于是，各大儀器廠商制定了眾多的儀器總線標(biāo)準(zhǔn)，其中包括GPIB、VXI、PXI以及備受業(yè)界推崇的LXI標(biāo)準(zhǔn)。LXI作為一種新的測試測量總線標(biāo)準(zhǔn)，擁有高速數(shù)據(jù)吞吐、連接方式簡單、靈活的編程環(huán)境、IEEE1588精確定時同步等眾多優(yōu)勢。這些特點(diǎn)也使它成為下一代高性能測試總線的主流，尤其是在分布式測試領(lǐng)域。
LXI總線的特點(diǎn)及優(yōu)勢
LXI聯(lián)盟成立于2004年，其成立的目的在于簡化測試系統(tǒng)集成方法，提高測試系統(tǒng)數(shù)據(jù)吞吐率，降低成本以及采用以太網(wǎng)技術(shù)和IEEE1588等非常成熟的通信和觸發(fā)技術(shù)來保證不同儀器廠商之間的兼容性。自2005年發(fā)布LXI 1.0版總線標(biāo)準(zhǔn)以來，現(xiàn)已推出1.2.01版，而在美國軍方的推動下迅速發(fā)展，目前LXI也已被定為下一代美軍電子測試系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)。
GPIB、VXI、PXI等較重要的儀器I/O總線在不同的應(yīng)用領(lǐng)域具有各自的局限性。GPIB于1965年由惠普公司提出，用于連接計(jì)算機(jī)和可編程儀器，是目前通用儀器的標(biāo)準(zhǔn)接口總線，其局限性包括成本高、速度慢、距離和節(jié)點(diǎn)數(shù)受限制、需要另配GPIB卡等。
VXI總線的優(yōu)點(diǎn)是速度快（160MBps)并擁有精確的時間同步，但它需要高成本機(jī)箱和特殊接口，因而在民用領(lǐng)域的推廣有限。
作為VXI的替代，PXI利用成熟的PC技術(shù)在儀器上進(jìn)行擴(kuò)展，是近年來比較流行的一種總線形式，但它和VXI一樣需要獨(dú)立的機(jī)箱，成本較高。而卡箱式儀器還有一個共有的問題，就是其系統(tǒng)查錯將是件非常復(fù)雜的事情。
與以上幾種總線標(biāo)準(zhǔn)相比，LXI總線標(biāo)準(zhǔn)擁有眾多優(yōu)勢。LXI聯(lián)盟提出了利用現(xiàn)有的以太網(wǎng)技術(shù)對測試儀器I/O擴(kuò)展，利用廉價(jià)的LAN連接設(shè)備（LAN網(wǎng)線、路由器和交換機(jī)）進(jìn)行儀器連接，大大削減了系統(tǒng)集成的硬件成本 (見圖1) 。
LXI總線具有很高的數(shù)據(jù)吞吐率，未來10G以太網(wǎng)的速度將極大提升整個LXI測試系統(tǒng)的數(shù)據(jù)吞吐率，可滿足眾多系統(tǒng)集成者在很長一段時間內(nèi)對數(shù)據(jù)傳輸速度的需求。利用LXI總線能方便地建立分布測試系統(tǒng)。卡箱式儀器，或者是使用GPIB總線的儀器受限于總線的長度和測試儀器節(jié)點(diǎn)數(shù)，很難進(jìn)行分布式測試。而LXI因?yàn)槭褂昧艘蕴W(wǎng)技術(shù)，用戶可以將不同的測試儀器放到遠(yuǎn)程測試點(diǎn)，在辦公室里輸入儀器的IP地址就可以得到分散各地的測試數(shù)據(jù)。LXI可以通過IEEE1588進(jìn)行納秒級的時鐘同步，實(shí)現(xiàn)本地和遠(yuǎn)程儀器的同步工作和數(shù)據(jù)同步采集。如果需要更高精度的同步測量，LXI-A類儀器可以提供專門的觸發(fā)總線，實(shí)現(xiàn)本地多機(jī)高精度同步和觸發(fā)(見圖2)。
LXI總線的另一大優(yōu)勢在于，它可以與各種常見的通信總線協(xié)同工作。這使得很多非LXI設(shè)備能夠通過LXI-GPIBLXI-VXILXI-PXI轉(zhuǎn)換器直接連接到LXI測試測量系統(tǒng)，極大增強(qiáng)LXI系統(tǒng)的靈活性和適應(yīng)能力，從而節(jié)約系統(tǒng)資源(見圖3)。
此外，對標(biāo)準(zhǔn)IVI驅(qū)動的支持，也使LXI儀器能夠適應(yīng)多種編程語言和開發(fā)環(huán)境，用戶在更換更高指標(biāo)的同類儀器時，可避免重新編寫程序的復(fù)雜過程。
在無線通信基站中搭建分布式測試系統(tǒng)
RIGOL DS1000B系列LXI數(shù)字示波器提供4個模擬通道、最大200MHz帶寬、2GSps實(shí)時采樣率以及50GSps等效采樣率。同時，新增的模擬通道碼型觸發(fā)功能可以捕捉信號特定邏輯關(guān)系。DS1000B采用新一代ASIC技術(shù)，為示波器定制的模擬前端替代了傳統(tǒng)繼電器，因此其外圍器件少、集成度高，不但提高了儀器可靠性、降低了功耗，也延長了使用壽命。此外，DS1000B示波器作為LXI-C類儀器，能為用戶提供了WEB頁面、參數(shù)設(shè)置和遠(yuǎn)程控制功能(見圖4、圖5)。
使用DS1000B的LXI總線接口能夠方便快捷地搭建分布式測試系統(tǒng)。比如，在無線通信基站測試中，無線基站的運(yùn)行狀況對整個網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行質(zhì)量有非常大的影響，因此通信運(yùn)營商必須保證基站工作狀態(tài)良好，保證通信網(wǎng)絡(luò)正常工作。這就需要對無線通信網(wǎng)絡(luò)和基站進(jìn)行有效監(jiān)測，以保證網(wǎng)絡(luò)不出現(xiàn)掉話、信號覆蓋范圍減小、數(shù)據(jù)吞吐率驟降等問題。傳統(tǒng)的無線基站測試方法，工程維護(hù)人員需要攜帶笨重的測試儀器，在惡劣的野外環(huán)境中對通信設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場測試和維護(hù)，因此完成一次測試任務(wù)往往需要調(diào)動大量人員，而且測試周期也比較長。
如果使用LXI測量測試設(shè)備直接接入測試點(diǎn)并在基站固定放置，再接入以太網(wǎng)，維護(hù)人員則只需要正確設(shè)置各個儀器的IP地址，便可以在監(jiān)測中心隨時調(diào)出某基站的多種測試參數(shù)，快速實(shí)現(xiàn)無人值守的遠(yuǎn)程監(jiān)測。如果對LXI系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)集成開發(fā)，可以對更多復(fù)雜的無線通信參數(shù)進(jìn)行測量。
在進(jìn)行基站測量時，通常需要使用符合LXI標(biāo)準(zhǔn)的頻譜分析儀、矢量信號分析儀、無線通信信號源、功率計(jì)、示波器等來測量發(fā)射機(jī)平均功率、發(fā)射頻率偏差、波形質(zhì)量、RF總輸出功率、雜散發(fā)射、頻率容限等重要指標(biāo)。
以測量頻率容限測試為例，需要使用多臺儀器協(xié)同工作，包括頻譜儀、計(jì)數(shù)器、矢量信號分析儀、高精度時鐘參考，如圖6所示。
通過LAN連接儀器，并對測量系統(tǒng)進(jìn)行編程。另外，頻譜分析儀鎖定與載波有特定關(guān)系的單頻信號，利用計(jì)數(shù)器和矢量信號分析儀分析此信號。當(dāng)然，在頻率容限測試中，幾種測試儀器必須使用非常準(zhǔn)確的時鐘來達(dá)到精確的同步。對于這點(diǎn)要求，LXI-A類儀器可以發(fā)揮其獨(dú)特的優(yōu)勢——使用同步觸發(fā)總線來同步多臺儀器，非常簡單地實(shí)現(xiàn)納秒級的時鐘同步。
不同基站的多種測量結(jié)果可通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)交揪S護(hù)中心局，以實(shí)現(xiàn)運(yùn)營商對基站參數(shù)的實(shí)時監(jiān)控，保證及時發(fā)現(xiàn)基站故障、定位故障和解決故障，提高用戶滿意度(見圖7)。
本文小結(jié)
RIGOL LXI示波器的強(qiáng)大連通功能在分布式或遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)中顯示出獨(dú)特的優(yōu)勢，允許不同工作地點(diǎn)的工程師共享測試結(jié)果。LXI正充分發(fā)揮著其強(qiáng)大的技術(shù)優(yōu)勢，未來RIGOL將推出更多的LXI儀器，以幫助工程師快速搭建復(fù)雜的測試測量平臺。
