程翊昕，行江，時偉，楊寧

（西安導(dǎo)航技術(shù)研究所，陜西 西安 710068）

0 引言

寬帶高速信號要求測試設(shè)備同時提供高采樣率和超強(qiáng)的數(shù)據(jù)捕獲能力。NI公司的PXIe-5668R矢量信號分析模塊提供了765 MHz的分析帶寬，采用PXI架構(gòu)，包含三塊板卡，分別為PXIe-5606下變頻器、PXIe-5624中頻數(shù)字化儀、PXIe-5653合成信號源，因而可提供測試所需的寬帶快速測量。包含了LabVIEW可編程Xilinx Kintex-7 FPGA，可以通過添加觸發(fā)或者添加信號處理程序來自定義設(shè)備的行為[1-3]。

1 系統(tǒng)設(shè)計

通過NI公司的矢量信號分析模塊PXIe-5668R設(shè)計實(shí)現(xiàn)的測量系統(tǒng)軟件界面如圖2所示。該軟件界面上包含7個功能模塊：信號頻域分析模塊、信號時頻分析模塊、信號流盤記錄模塊、寬帶信號流盤模塊、回放信號分析模塊、幅度校準(zhǔn)和系統(tǒng)配置模塊。其中信號頻域分析模塊用于控制PXIe-5668R進(jìn)行信號采集，讀取采集到的頻譜數(shù)據(jù)并將采集結(jié)果顯示出來，并可提取門限電平上的波峰進(jìn)行電平值測量。信號時頻分析模塊用于控制PXIe-5668R進(jìn)行信號采集，讀取采集到的IQ數(shù)據(jù)，并將IQ數(shù)據(jù)經(jīng)過計算，得到信號瀑布圖、實(shí)時頻譜、實(shí)時波形并將結(jié)果顯示出來；信號流盤記錄模塊用于控制PXIe-5668R進(jìn)行信號帶寬在100MHz以下進(jìn)行采集，并將采集得到的IQ數(shù)據(jù)保存至控制器硬盤中。信號流盤記錄模塊用于控制PXIe-5668R進(jìn)行信號帶寬在100MHz至600MHz進(jìn)行采集，并將采集得到的IQ數(shù)據(jù)保存至控制器硬盤中?；胤判盘柗治瞿K用于調(diào)用已經(jīng)存儲在硬盤中的波形IQ數(shù)據(jù)，并進(jìn)行信號分析，得出信號頻率、脈沖寬度、信號電平、跳頻速率等參數(shù)測量結(jié)果。幅度校準(zhǔn)模塊用于校準(zhǔn)PXIe-5668R在不同載波頻率點(diǎn)帶寬內(nèi)的頻響，得出校準(zhǔn)系數(shù)結(jié)果，利用該結(jié)果可以修正信號頻域分析模塊的電平測量結(jié)果[4-5]。

如圖3所示，設(shè)計的軟件從邏輯結(jié)構(gòu)上分為兩層：功能模塊層和控制模塊層。其中，功能模塊層包含：系統(tǒng)參數(shù)配置模塊、數(shù)據(jù)分析計算模塊、IQ數(shù)據(jù)存儲配置模塊、測量模塊、報告生成模塊?？刂颇K層包括：合成源控制模塊、下變頻控制模塊、數(shù)據(jù)采集控制模塊?？刂颇K層的各個模塊針對具體的硬件型號、儀器連接方式，選擇相應(yīng)的指令集和虛擬儀器接口，主要實(shí)現(xiàn)一些基本的儀器控制、測量功能。功能模塊層的各個模塊則按照一定的順序分別調(diào)用控制模塊層的模塊，實(shí)現(xiàn)校準(zhǔn)裝置的各個功能。例如：測量模塊在校準(zhǔn)不同參數(shù)時調(diào)用下變頻控制模塊對輸入信號進(jìn)行相應(yīng)的載頻轉(zhuǎn)換，并調(diào)用數(shù)據(jù)采集模塊進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集、存儲，控制計算單元會利用采集到的基帶信號數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，最終給出修正后的一系列校準(zhǔn)參數(shù)。這種設(shè)計方式使得校準(zhǔn)裝置軟件在功能模塊層上實(shí)現(xiàn)了硬件獨(dú)立性，即功能模塊層的模塊與具體的硬件型號無關(guān)，如果以后構(gòu)成校準(zhǔn)裝置的儀器發(fā)生了變化，只需要修改控制模塊層中相對應(yīng)的模塊即可，無需對功能模塊層的模塊進(jìn)行修改，便于以后校準(zhǔn)裝置軟件的維護(hù)和二次開發(fā)[6-8]。

在信號頻域分析模塊為例，可以觀察實(shí)時采集到的信號頻譜，信號頻域分析模塊軟件流程圖如圖4所示。操作步驟為：①選擇校準(zhǔn)系數(shù)所用的文件路徑，在進(jìn)行電平值測量時，該校準(zhǔn)系數(shù)可用于修正電平測量結(jié)果；②配置中心頻率與被測載波頻率點(diǎn)一致；③配置參考電平值，應(yīng)大于被測信號電平值；④配置分辨率帶寬，該分辨率帶寬決定了被測信號采集的稀疏程度；⑤單擊參數(shù)配置按鍵后，再點(diǎn)擊開始按鍵；⑥此時可以觀察到被測信號的頻譜，在頻譜圖上設(shè)置功率值和頻率值，可以觀察不同刻度下的信號；⑦設(shè)置門限電平值，在右側(cè)會顯示測量得到的每個波峰電平值結(jié)果。

2 結(jié)論

本系統(tǒng)利用NI公司的PXIe-5668R矢量信號分析模塊采集存儲寬帶高速信號，可以實(shí)現(xiàn)最高載波頻率至26.5GHz，帶寬至765MHz的信號高速采集，采集得到的信號可以存儲在計算機(jī)硬盤中，可以隨時調(diào)用分析，該系統(tǒng)不僅可以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境內(nèi)的信號測量，也可以結(jié)合天線用于對電磁環(huán)境和無線電設(shè)備實(shí)施監(jiān)測。