PC-Messtechnik
HF-Messtechnik als Herausforderung
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Systembus-Messtechnik weiter im Produkt-Fokus
Wie Hans Bochtler, Deutschland-Chef von Agilent (Bild 2), verdeutlicht, werde insbesondere die Systembus-Messtechnik auch in Zukunft eine sehr große Rolle spielen. Vor allem im PXI-Express-Sektor werde das Unternehmen das bislang aus rund 60 Moduleinschüben bestehende Produktportfolio kontinuierlich ausbauen und vor allem im HF-Messtechnik- und Controller-Segment innovativ sein. Dies vor allem auch deshalb, weil die von Agilent in der Vergangenheit sehr unterstützte VXI-Bus-Messtechnik in den kommenden Jahren wohl ihrem Ende entgegensehen werde – wenngleich man weiterhin für diese hauptsächlich in sehr schnellen, aber auch sehr teuren Messsystemen eingesetzte Bus-Architektur noch Support leisten wird.
„Doch es ist klar“, so Hans Bochtler, „dass VXI nicht ewig Bestand haben wird. Eine sehr gute Alternative bietet sich ja mittlerweile durch die Kombination von PXI-Express und AXIe.“ Letztgenannter Standard arbeitet im Gegensatz zu PXI mit relativ großen, horizontal angeordneten Modulen, ist bezüglich der Leistungsaufnahme stärker dimensioniert und hat seine Ursprünge in der Telekommunikationstechnik. AXIe sei deshalb nach der Auffassung von Agilent ein sehr zukunftssicherer Standard, weil dessen größere Module auch PXIe-Boards – sozusagen als Tochter-Baugruppen – aufnehmen können. Und genau hier sieht man bei Agilent in den nächsten Jahren die Technologie-Ablösung für VXI.
Das Modul (siehe Bild 2) arbeitet als 8-Kanal-/12-bit-Digitalisierer, der sich nicht zuletzt durch die AXIe-Rack-Montage zum Einsatz auch in größeren Prüfständen eignet. Kaskadierungen mit weiteren Digitizer-Modulen in einem speziellen Rack bis hinauf zu 40 oder 80 Kanälen sind damit realisierbar. Im Achtkanal-Modus beträgt die Abtastrate 1 GS/s (optional 1,6 GS/s) und im Vierkanal-Modus 2 GS/s (optional 3,2 GS/s).
In der Maximalkonfiguration bietet der Digitizer eine Analogbandbreite von über 1 GHz. Um auch einen hohen Datendurchsatz zu erreichen, arbeitet das Modul mit einer 4-fach-PCI-Express-Backplane, mit der bis zu 1 Gbit/s erzielbar ist. Als Speicher stehen on-board bis zu 4 GB zur Verfügung.
PXI-Produktspektrum erweitert sich laufend
In den letzten Jahren hat sich PXI (PCI eXtensions for Instrumentation) zu einem in der Mess-, Steuerungs-, Regelungs- und Automatisierungstechnik sehr verbreiteten Standard entwickelt – es ist eine offene Industriespezifikation für modular in PXI-Chassis aufgebaute Mess- und Automatisierungssysteme. Dabei wird der CompactPCI-Formfaktor der PCI-Spezifikationen mit kompaktem Euro-Board-Format und mit Hochleistungs-Steckverbindern kombiniert, was die beachtliche Leistungsfähigkeit neuester PC-Systemtechnik zu geringen Kosten nutzbar macht.
Als weltweit bekannter PXI-Ursprungs-Promoter stellt National Instruments ganz aktuell eine Reihe neuer PXI-Produkte vor, unter anderem einen echtzeitfähigen Embedded-PXI-Express-Controller, Erweiterungsmodule für PXI-Express-Systeme sowie Datenspeicherkonzepte für das Daten-Streaming mit schnellen Massenspeichern. Der neue Embedded-Controller heißt NI PXIe-8100 RT, er verfügt über den Intel-Atom-D410-Prozessor und wurde insbesondere für den Einsatz von Embedded-Mess-, -Steuer- und -Regelanwendungen entworfen, die mit dem LabVIEW Real-Time Module entwickelt wurden.
Wird der neue Controller zusammen mit der System-Design-Software LabVIEW eingesetzt, können Anwender die Effizienz unterschiedlicher Mess-, Prüf-, Steuer- und Regelanwendungen optimieren. Und mit den Modulen NI PXIe-8364/74 hat man leistungsfähige Baugruppen zur Verfügung, mit denen Anwender mehrere PXI-Express-Chassis direkt an einen einzelnen Host-Rechner anbinden können. Die verwendete Erweiterungstopologie spielt dabei keine Rolle.
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Zusätzlich wird das Unternehmen dem steigenden Bedarf an Entwicklungssystemen, Prüf- und Messplätzen für Wireless-Geräte oder Hochfrequenz-Systeme aller Art mit einer Reihe von PXI-Modulen gerecht, die sich nicht zuletzt zum Test von HF-Leistungsverstärkern eignen.
Dieser Satz an PXI-Modulen umfasst u.a. den Vektorsignalanalysator NI PXIe-5665 bis 14 GHz (Bild 3), den Digitalsignalgenerator/-analysator NI PXIe-6556 mit PPMU (Per Pin Parametric Measurement Unit), den Batteriesimulator NI PXIe-4154 und den Digitizer NI PXIe-5186 mit 12,5 GS/s Abtastrate und 5 GHz Bandbreite. Die neuen PXI-Module ergänzen damit die 40 NI-PXI-Produkte, die in diesem Jahr eingeführt wurden.
Mit dieser Kombination von modular in einem PXI-Chassis kombinierbaren Messmodulen lässt sich eine Vielzahl von Tests durchführen, darunter Zeit-Leistungs-Vergleichsmessungen und EVM-Tests (Error Vector Magnitude), aber auch ACLR- (Adjacent Channel Leakage Ratio), Leckstrom-, Oberwellen- sowie Leerlauf- und Kurzschluss-Messungen.
Am Beispiel eines WCDMA-Messplatzes (Bild 4) wurde unlängst von National Instruments gezeigt, dass sich mit PXI-Messaufbauten gegenüber traditionellen Box-Messplätzen auch deutliche Durchsatzsteigerungen ergeben.
Konkret erzielte ein PXI-Vektorsignalanalysator (VSA) Typ 5665 bei einer WCDMA-Adjacent-Channel-Power-Messung und Steuerung durch einen Standard-Controller gegenüber einem traditionellen Box-VSA eine Geschwindigkeitssteigerung um den Faktor 14. Bei Verlagerung der Verarbeitung auf ein FPGA-basierendes FlexRIO-Modul 7965R ergab sich in genannter Messung sogar eine Geschwindigkeitssteigerung um den Faktor 200. National Instruments bietet zudem Software für eine Vielzahl an Wireless-Standards an, darunter LTE, GSM/EDGE, WCDMA, WLAN, WiMAX, ZigBee und Bluetooth.
Einen weiteren Ausbau erfuhren die Hochfrequenz- und Wireless-Aktivitäten dieses Unternehmens übrigens durch die im Juli 2011 abgeschlossene Übernahme von AWR, einem weltweit agierenden Anbieter von HF-EDA-Software (Electronic Design Automation) wie AWR Microwave Office zum Design von HF-Komponenten und -Systemen. Die Übernahme soll die Synergie zwischen den Hard-/Software-Plattformen NI PXI und AWR Microwave Office im Sinne einer gesteigerten Produktivität beim Design- und Produktionstest für den Anwender optimal nutzbar machen.
Auch die Aeroflex Limited hat ihre PXI-3000-Serie modularer HF-Instrumente um das HF-Digitizer-Modul 3036 erweitert, das den Frequenzbereich nun auf 13 GHz hinauf ausdehnt. Es realisiert die Vektorsignal-Analyse komplexer HF-Signale und kann, so der Hersteller, mit schnellen Frequenzwechseln, hoher Linearität und geringem Rauschen aufwarten. Dieser Digitizer bietet eine Bandbreite von 90 MHz und 13 bit ADC-Auflösung. Er schafft laut Datenblatt Frequenzwechsel in weniger als 325 µs und wird zusammen mit einem Synthesizer der 3010-Serie verwendet. Diese Kombination benötigt dann im PXI-Chassis vier Steckplätze (drei Slots für das 3036- und ein Slot für das 3010-Modul). Letztlich ermöglicht der nun bis auf 13 GHz erweiterte Frequenzbereich auch Messungen von Oberwellen bei Signalen <6,5 GHz Grundfrequenz.
- HF-Messtechnik als Herausforderung
- Systembus-Messtechnik weiter im Produkt-Fokus
- Schnelle Mess- und I/O-Karten
- Software: Leistungssteigerungen sind fast keine Grenzen gesetzt
