如果要將計算和測量技術集成到當今的模塊化硬件中，正確的系統(tǒng)設計軟件工具是不可或缺的。 LabVIEW已經從儀器控制軟件演變成一個全面的系統(tǒng)設計平臺，使工程師能夠創(chuàng)建復雜的高性能測量系統(tǒng)。 工程師可以在處理器和FPGA上使用一套通用的工具和語言開發(fā)應用，從而無需掌握不同的語言和工具。 LabVIEW提供了更高層次的系統(tǒng)級抽象，這也使工程師能夠實現(xiàn)更底層的優(yōu)化來滿足非常高的性能需求或其他復雜需求。

多模式RF設備特性化

美國高通創(chuàng)銳訊公司在測試新的802.11ac產品時，需要在比以往更多的操作條件下測試其設備，從而導致測量復雜度大幅增加。 使用基于FPGA的NI矢量信號收發(fā)儀和LabVIEW后，他們設計的測試系統(tǒng)可實現(xiàn)數(shù)字DUT控制與RF測量的同步。 該測試系統(tǒng)大大降低了整體測試時間，使得工程師能夠在多種工作模式下觀察設備的行為。

從圖3可以看出，傳統(tǒng)的測試儀器（左）僅可獲得一組迭代測量數(shù)據(jù)。 由于測量非常耗時，測試工程師不得不選擇部分工作點來進行特性研究，從而導致實際上只能大致猜測設備的工作特性。

但是，通過采用基于FPGA的儀器方法，他們將測量性能提高了200倍，能夠在單次測試掃描中采集所有模式下的30萬個點數(shù)據(jù)。 圖3中的右圖顯示了所得到的特性曲線圖，提供更多了有關該設備的信息。

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圖3.使用傳統(tǒng)儀器，每次迭代只能大約采集到40個有意義的WLAN收發(fā)儀數(shù)據(jù)點。 NI PXI矢量信號收發(fā)儀的高速度則通過全增益表掃描可采集全部30萬個數(shù)據(jù)點。

嵌入式應用的儀器

軟件設計儀器的第二類應用是嵌入式通信和信號處理。 過去我們通常認為儀器就是測量設備，但是模塊化軟件設計的儀器卻可讓工程師將射頻儀器應用于嵌入式領域中。 今天，越來越多的工程師正在使用模塊化PXI儀器進行嵌入式應用開發(fā)，比如頻譜監(jiān)測、被動雷達系統(tǒng)（類似于圖4中的系統(tǒng)），甚至是通信系統(tǒng)的原型設計和軟件無線電。 這些應用需要儀器更加小型化、模塊化，并且能夠更好地訪問確定性信號處理終端。 通信系統(tǒng)設計軟件必須能夠抽象日益復雜的系統(tǒng)，使工程師能夠開發(fā)現(xiàn)有和新的通信算法并在處理器和FPGA上部署算法。

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圖4.通過將NI LabVIEW軟件和NI PXI硬件嵌入到最終系統(tǒng)來設計和部署被動RADAR系統(tǒng)等復雜系統(tǒng)。

RF設計和測試的未來展望

軟件設計的儀器以前所未有的程度模糊了設計和測試之間的界限。 其中一個更可行的方式是在設計和測試之間共享IP - 無論該IP是在處理器還是在嵌入式FPGA上運行。 借助LabVIEW等系統(tǒng)設計軟件，工程師將能夠使用統(tǒng)一的工具來創(chuàng)建新的通信協(xié)議，并將協(xié)議部署到基于FPGA的硬件上進行原型開發(fā)。 今天，由于開發(fā)算法所使用的數(shù)學軟件和設計工具種類繁多，實現(xiàn)這一目標變得非常具有挑戰(zhàn)性。 如果要使工程師完全實現(xiàn)設計、實現(xiàn)和測試之間的無縫過渡，則多個計算設計模型之間的更高層次綜合和集成是必需的。

最后我們注意到在測試和測量領域，軟件已經不再是最初用于實現(xiàn)各種獨立式儀器自動化的簡單工具。 相反，軟件已經成為儀器本身的核心 - 使得儀器能夠解決測量和系統(tǒng)設計中更高難度的挑戰(zhàn)。 實際上，自動化已經成為工程師應對復雜測量需求時一項必不可少的功能。 當前的軟件設計測量系統(tǒng)僅僅是一個開端，未來它們將徹底改變RF設計和測量。