摘要

    隨著各種無(wú)線通訊標(biāo)準(zhǔn)的訂定，無(wú)線通訊裝置的測(cè)試一直是芯片或設(shè)備廠商面臨的巨大挑戰(zhàn)之一。由于無(wú)線通訊訊號(hào)較為特殊，在測(cè)試時(shí)需要高速 (采樣高頻訊號(hào)) 與高精度 (提供足夠的動(dòng)態(tài)范圍) 的數(shù)據(jù)采集裝置，搭配適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)分析軟件方能完成

    。在本文中，我們以凌華科技的高速資料采集卡 – pxi-9820 為核心，配合基于 matlab 所開發(fā)的測(cè)試程序，進(jìn)行 wireless lan 基頻發(fā)射模塊的效能測(cè)試。我們將采集基頻訊號(hào)經(jīng)正交分頻多任務(wù) (ofdm) 調(diào)變后的 i/q (in-phase/quadrature) 訊號(hào)，并進(jìn)行解調(diào)與演算，最后得出 evm (error vector magnitude) 值，作為判斷基頻發(fā)射模塊是否良好的重要指標(biāo)。

    近年來(lái)已有不少公司推出高速數(shù)據(jù)采集卡 (high speed data acquisition card), 并且聲稱可以應(yīng)用在軍用雷達(dá)信號(hào)分析、超聲信號(hào)分析、數(shù)字廣播信號(hào)分析，或是噴墨式墨盒系統(tǒng)測(cè)試等各個(gè)方面。仔細(xì)觀察一下這些高速數(shù)據(jù)采集卡的規(guī)格: 20～100 ms/s 的采樣頻率，30～60mhz 的帶寬，可以供多組模擬信號(hào)同時(shí)輸入，同時(shí)模擬輸入的范圍可通過(guò)軟件選擇… 等等，的確是有條件可以勝任上述應(yīng)用，可惜能在報(bào)章雜志上見到的應(yīng)用實(shí)例并不多, 也因此無(wú)法一窺其中的癥結(jié)與奧秘�；诖嗽�，本文擬以凌華科技最近推出的pxi-9820 高速數(shù)據(jù)采集卡為核心，設(shè)計(jì)一套成本低廉、 功能彈性且適于大量復(fù)制的wlan發(fā)射模塊實(shí)時(shí)誤差向量幅度（real-time error vector magnitude, evm）測(cè)試系統(tǒng)，以期能提供給芯片設(shè)計(jì)與系統(tǒng)生產(chǎn)廠商另一個(gè)思考方向。

    系統(tǒng)構(gòu)成

    該系統(tǒng)共分成三大部份：wlan發(fā)射模塊、高速數(shù)據(jù)采集卡及控制器模塊、軟件接口和evm計(jì)算分析軟件模塊。

    1. wlan發(fā)射模塊：

    1) 市售無(wú)線網(wǎng)卡(802.11.a) + card bus： wlan發(fā)射模塊主體。

    2) analog device instrument (adi) 的evaluation board： 將i+，i–，q+，q–差分信號(hào)轉(zhuǎn)為單端輸出電路之i，q信號(hào)。

    2. 高速數(shù)據(jù)采集卡及控制器模塊：

    1) adlink pxi-3800： pentium-m 1.6ghz pxi 控制器，實(shí)時(shí)信號(hào)處理。

    2) adlink pxis-2506： 3u 6-slot pxi 便攜式機(jī)箱。

    3) adlink pxi-9820： 3u pxi 65ms/s，14-bit digitizer with on-board 128mb sdram，采集iq 信號(hào)。

    3. 軟件接口和evm計(jì)算分析軟件模塊：

    1) adlink in-house 無(wú)線網(wǎng)卡信號(hào)控制程序：控制wlan卡重復(fù)的產(chǎn)生傳送封包(frame)并傳送封包。

    2) adlink in-house 實(shí)時(shí) i-q 信號(hào)分析程序：進(jìn)行離散快速傅利葉轉(zhuǎn)換，64-qam，計(jì)算evm等。 圖1為測(cè)試系統(tǒng)的示意方塊圖。pxi-3800控制器執(zhí)行無(wú)線網(wǎng)卡信號(hào)控制程序，通過(guò) card bus 使無(wú)線網(wǎng)卡不斷的輸出待量測(cè)的tx 信號(hào)。因?yàn)榫W(wǎng)卡上的輸出信號(hào)為i+，i–，q+，q–的差分信號(hào) (differential ended)，但是我們用的信號(hào)采集卡為2個(gè)通道(channel)的單端輸入(single ended)，所以需要用一個(gè)轉(zhuǎn)換電路來(lái)完成差分信號(hào)轉(zhuǎn)換單端輸出，這部份我們用analog device instrument (adi) 的evaluation board來(lái)加以實(shí)現(xiàn)。最后將這個(gè)待分析的基頻iq信號(hào)輸入pxi-9820，并以in house 的實(shí)時(shí) i-q 信號(hào)分析程序在pxi-3800上進(jìn)行fft、 evm等分析。圖2則為實(shí)際的基頻發(fā)射模塊測(cè)試系統(tǒng)。

    圖2 基頻發(fā)射模塊測(cè)試系統(tǒng)

    原理

    在 ieee 802.11a 的規(guī)格中定義了如圖3的無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)傳送/接收的工作原理，物理層(physical layer，phy)采用正交頻分復(fù)用 (ofdm　orthogonal frequency division multiplexing)的技術(shù)，將不同頻率載波中的大量信號(hào)合并成單一的信號(hào)，完成信號(hào)傳送。在發(fā)射端 (tx, transmitter)，每個(gè)信號(hào)封包(frame)傳送之前先利用反快速傅利葉轉(zhuǎn)換(ifft)來(lái)調(diào)變傳送的信號(hào)；接著再利用相位-振幅調(diào)變 (iq modulation，i: in-phase，q: quadrature) 分別將相位-振幅信號(hào)取出；最后用射頻 (rf，radio frequency) 電路將信號(hào)從基頻(base band) 上變頻到 5g hz的頻帶再傳送出去。接收端 (rx，receiver)則是先將射頻(rf，radio frequency)信號(hào)