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高彈性高靈活 模組化儀器滿足各種量測需求
讓測試事半功倍

【作者: 王岫晨】   2019年10月21日 星期一

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由於現代化的電子裝置漸趨複雜,技術整合度也越來越高,這些複雜的情況,都使得測試系統必須變得更加靈活,同時設備的成本壓力,也促使系統壽命必須更為延長。如果要滿足所有這些需求,只有透過軟體定義的模組化架構方能辦得到。模組化儀器(MI)的特色是採用共用元件、高速匯流排、開放式的使用者定義軟體,因此完全可以滿足目前與未來自動化測試設備(ATE)的需求。



圖一 :  模組化儀器的特色是採用共用元件、高速匯流排、開放式的使用者定義軟體,可以滿足自動化測試設備的需求。
圖一 : 模組化儀器的特色是採用共用元件、高速匯流排、開放式的使用者定義軟體,可以滿足自動化測試設備的需求。

高度彈性

一般來說,模組化儀器是由主機電腦的軟體所定義,這樣一來使用者就可以即時定義量測與分析作業。此外,模組化儀器還可以在FPGA上佈署運算式藉以提高效能,並進一步充分運用系統彈性。相較於傳統箱型儀器多半是由供應商所定義的固定式軟體架構,這樣的方式更可提供更為優異的彈性與效能。


整合性

模組化儀器系統內的所有儀器,都會共用電源供應器、機箱與控制器,相較之下,獨立式儀器的每款儀器都會配備這些元件,增加成本與體積不說,還可能會降低穩定性。一般來說,相較於傳統儀器建置而成的測試系統,GHz級的處理器與軟體等共用技術,能有助於將量測傳輸率提高10到100倍。


小體積

由於所有模組化儀器皆共用電腦、機箱、電源供應器、顯示器等,所以相較於針對桌上型用途經過最佳化的箱型儀器,模組化儀器系統的體積可以縮小不少。比起相同體積的單一箱型儀器,模組化架構更可佈署高達17組儀器。


高傳輸

PXI架構的軟體定義系統可以充分運用現成的電腦技術,如多核心處理器與PCI/PCI Express等。PCI Express為目前頻寬最高(達4GB/s)的資料匯流排,可達到LAN的10倍頻寬與1/100的潛時。如此一來,即可大幅縮短測試時間。


多功能

以國家儀器的模組化儀器為例,可提供500種以上的PXI模組,更方便使用者透過必要功能來設定測試系統。這些模組可提供DC與26.5GHz等功能,另外還包含最高24位元解析度的示波器,還有快速精確的7位半DMM。另外也可以連接傳統的箱型儀器,進一步滿足個人化的量測需求。


是德科技PXI產品優勢

是德科技持續提升PXI創新功能,以協助客戶更快爭取產品上市先機,並達成降低測試成本的目標。此外,是德也不斷擴大PXI和PXIe模組化產品的陣容,這些產品具有出色的品質、性能和量測專業技術,可帶來突破性功能。


為了幫助客戶透過所選的軟體平台快速開發測試系統,是德科技提供包含全套儀器驅動程式、文件和範例的PXI模組,適用於Microsoft C/C++、C#或Visual Basic、MATLAB、VEE、LabVIEW和LabWindows/CVI軟體平台。


在PXI機箱與控制器方面,客戶可以選擇能滿足需求的機箱和控制器,來建構合適的PXI測試系統。是德科技提供不同的大小和效能等級的多樣化機箱。如需最高效能的系統,可使用M9023A或M9024A PXIe高效能系統模組和PC主機轉接器,來配置是德科技Gen 3機箱。此Gen 3配置可對外部PC提供高達16GB/s的系統頻寬。


Keysight PXIe機箱包括了:M9019A 18插槽Gen 3機箱可實現多通道、高效能製造測試應用,例如MIMO和PA/FEM;如果不需要Gen 3效能,經濟有效的M9018B Gen 2 18槽機箱是建構大型系統的理想平台,它提供所有混合式插槽和高效能散熱系統;M9010A 10插槽Gen 3機箱,可提供功率位準,以及出色的每插槽散熱效率,以滿足高效能PXIe模組的需求。它是適合安置於桌面的大型平台,並提供研發應用所需的小通道數;M9005A 5插槽Gen 1機箱則是小型、低成本應用(如低通道數VNA系統)的理想選擇。


是德科技也提供了嵌入式控制器和纜線I/O等不同解決方案。各種控制器選項可同時兼顧靈活性與效能。當需要輕巧的解決方案或是想要直接連接至PXIe背板,可選擇嵌入式控制器。有多個選項可供選擇,以便將最新的電腦硬體連接到機箱。可選擇的解決方案提供從基礎的x8 Gen 2纜線連接,到高效能的x16 Gen 3纜線連接。


M9023A和M9024A PXIe系統模組另亦提供可透過x8 Gen 3菊鏈來串接多個機箱的選項。為了在多機箱系統中實現最高的效能,亦可在星狀配置中使用多個M9049A主機轉接器。


國家儀器模組化儀器優勢

模組化儀器的架構,又可分為硬體、軟體等兩個架構。硬體架構的主體是PXI平台與電腦架構。PXI這種耐用的平台可滿足測試、量測、控制等需求。量測硬體安裝在工業級機箱中,主機電腦則嵌入機箱之內,或者透過接線介面連接至電腦。


PXI特有的優勢,包含更多的通道數、便攜性、整合式時序與同步化功能。至於模組化儀器包含的週邊裝置,則安裝在電腦週邊裝置連接埠或週邊裝置插槽中。而主機電腦即可透過本身的I/O、處理器、電源供應器,於軟體中執行量測作業。


至於軟體方面,包含系統服務與驅動程式、測試開發軟體、測試管理軟體等。驅動程式I/O軟硬體設定工具對模組化儀器而言非常重要,因為這是軟硬體之間的橋樑。儀器驅動程式針對特定的開發環境經過最佳化,所以能順利執行儀器指令。


此外,這些設定工具包含設定與測試I/O的資源,並可儲存調整、校準、通道別名(Channel-aliasing)等相關資訊。而測試開發軟體的工具有助於開發個人應用所需的程式碼或程序。雖然圖形化程式設計並非模組化儀器系統所必備,但是系統一般均使用圖形化工具,以便簡化使用程序並加速開發。例如國家儀器的LabVIEW便可提供最普遍、最完整的圖形化開發環境。


另外,有些應用需要軟體才能執行測試作業或查看測試資料。對高度自動化的測試系統來說,測試管理軟體可提供序列、分流(Branching)/迴圈產生(Looping)、報表產生、資料庫整合等架構。其他應用採用的軟體則有助於管理、分析資料擷取時所收集的資料或模擬時所產生的資料,並且能進一步將這些資料製作成報表。


產業新訊

5G商轉在即 PXI架構可提供高彈性低成本優勢

隨著5G商轉進入倒數計時階段,全球廠商皆致力於提升資料傳輸的收發速度與通道密度。放眼目前NI已經設計出整合於天線的RF射頻技術,舉凡大規模天線陣列、Beamforming (波束賦形)的整合應用模式,以及5G NR與Beam-Steering (波束控制) 系統模型的建立,皆可加速5G無線領域的研究人員測試相關數值的速度。


而NI最新一代Massive MIMO原形驗證系統,提供更高的資料傳輸率容納更多的使用者,在加強穩定度的同時也能降低耗電量,協助工程師透過LabVIEW可重設模組與軟硬整合的特性,打造出Massive MIMO測試台,迅速建立大規模天 線系統的原型。



圖二 : 業界已經開始利用PXI模組來快速部署多天線測試技術
圖二 : 業界已經開始利用PXI模組來快速部署多天線測試技術

另一方面,5G穩定且高速的連線優勢,未來將廣泛應用於自駕車的通訊設計,而自駕車能否安全上路的核心關鍵,則在於是否具備嚴苛的測試標準與精準的射頻辨識。NI提供開放性的平台解決方案,可將V2X之間的訊息整合至ADAS測試系統,讓自駕車保持最佳的行車距離,並獲得更精準的導航路線;模擬硬體迴路(HIL)結合網路的即時性,讓企業在進行自駕車測試時,能夠不間斷地掌握車體處理器與感測器的穩定度,確保自駕車符合安全上路的標準。


是德科技PXI儀器解決方案


圖三 : 是德科技PXI儀器解決方案
圖三 : 是德科技PXI儀器解決方案圖片來源:keysight.com

是德科技:「PXI解決方案可提高測試速度、並縮小整體尺寸。」


是德科技宣佈,其高性能PXI和AXIe儀器和參考解決方案陣容已經完成擴充。這些儀器和解決方案廣泛用於各種應用,包括5G、PA/FEM和數位互連測試,以提高測試速度、提升精度並縮小整體尺寸。


是德科技致力通過PXI和AXIe儀器提供業界射頻、微波和數位測量專業技術,這些新產品是其中一部分。利用是德科技的開放式Gen 3平台,客戶可以選用最適合的外置電腦或控制器來滿足自身需求。例如,需要對電腦進行優化,用以捕獲並重播大資料流程的5G或電子戰應用;或是需要大型、多通道、多主機殼PXIe測試系統的MIMO應用。


國家儀器PXI模組化平台


圖四 : 國家儀器PXI模組化測試系統
圖四 : 國家儀器PXI模組化測試系統圖片來源:ni.com

國家儀器:「模組化儀器可建構經濟實惠的自動化測試系統。」


國家儀器的模組化儀器(MI),可建構多功能且經濟實惠的自動化測試系統。透過模組化儀器,可選擇多種量測、訊號產生、RF、功率,與切換器模組,並可於軟體中設定儀器,以符合特殊量測需要。


由於這些模組化儀器均可透過軟體進行定義,因此可迅速互換並輕鬆重新設定,以符合相關的測試需求。此外,這種模組化儀器具有工業級標準電腦的功能,搭配進階的時脈與同步化技術,可執行高速測試作業。另有多款平台可提供相關選項,包含PXI、PXI Express、PCI、PCI Express,與USB等。


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