软件定义的模块化实时频谱分析仪

Modular, Software-Defined Real-Time Spectrum Analyzer

RADX公司

针对传统频谱分析仪难以捕捉的信号，实时频谱（或信号）分析仪（RTSA）具有突出的检测、分析和记录性能，已成为射频、微波、雷达和电子战等领域中的重要工具。随着越来越多的宽带通信系统采用扩频和跳频技术，由于间歇性干扰可能会导致这些系统服务严重中断。所以领先的射频测试和测量（T＆M）公司现在提供先进的集成触摸屏的箱式RTSA，拥有超过500 MHz的实时分析带宽、长时间的频谱外部记录、灵活的触发模式，以及全幅度精度、100%截获概率（POI）下检测信号，其持续时间基本不超过15μs（图1）。百分之百的POI是评估RTSA性能的关键指标，因为它规定了RTSA可以重复和可靠地检测、捕获和分析的信号的最小持续时间。这些先进的RTSA的价格根据不同配置从17万美元到30万美元不等。

图1：300ns脉冲检测：（a）典型的频谱分析仪没有检测出来，（b）LGT1410 RTSA轻易检测了出来

首台模块化实时频谱分析仪

历史上，模块化仪器（例如：VXI、PXI、PXIe）主要由自动测试系统（ATS）中的集成商和愿意使用供应商的示例程序开发自己应用的实验者采用。近些年来，商业RF模块的性能限制和模块化、集成的、针对触摸屏优化的RF T＆M平台的缺乏排除了模块化高级RTSA实现商业现货（COTS）的可能性。

直至2016年5月，RADX Technologies Inc.推出了LibertyGT^® 1410实时矢量信号分析仪（LGT1410-RTVSA），这是第一款先进的集成化、模块化、COTS、软件定义、针对触摸屏优化的RTSA。LGT1410基于NI公司（National Instruments）的PXIe-5668R矢量信号分析仪（VSA）。NI VSA具有出色的RF功能、20 Hz至26.5 GHz的频率范围、765 MHz实时分析带宽，支持RTSA的点对点数据流的I/Q样本采集。LGT1410将PXIe-5668R与基于FPGA的RADX LibertyGT实时、针对触摸屏优化的测量科学固件和软件（MSFS）相结合。该组合创建了第一个模块化RTSA，具有业界领先的性能，通过系统的模块化、软件定义、开放架构实现了易用性等诸多优势。全功能配置起价15万美元，LGT1410也是第一款模块化高级RTSA，与箱式仪表相比，在价格、性能和功能上具有突出优势。

通过基于FPGA的专用、实时的MSFS，LGT1410每秒可以处理高达6250万次快速傅立叶变换（FFT），超出市场最新的RTSA一个数量级。在全幅度精度、100%的POI下，LGT1410具有行业领先的320ns最小信号持续时间，比其它产品缩短2至10倍（图2）。

图2：RTSA在26.5GHz的性能对比：（a）FFTs/s、（b）100% POI下最小信号持续时间

与专有的箱式仪表RTSA不同，LGT1410是真正的模块化。LGT1410基于NI PXIe模块：Intel Xeon的PXIe-8880控制器、PXIe-5668R VSA和PXIe-7976R Xilinx Kintex-7 FPGA模块（图3）。这些模块配置可参看NI PXIe-1085 24 GB/s（LGT1410R）底盘或RADX专利申请。配有触摸屏的24 GB/s PXI/PXIe台式机箱（LGT1410B）具有独特的铰链前面板，可以方便访问安装在其中的PXI/PXIe模块。

图3：LGT1410的模块化组件：（a）嵌入式PXIe-8880控制器、（b）PXIe-5668R VSA、（c）PXIe-7976R FPGA模块

作为基于PXI/PXIe的软件定义仪器，与单个箱式仪器相比，LGT1410支持模块级软件和硬件插入，可实现无缝、高成本效益的升级和功能提升，模块级备件、维修和校准，以及实际上避免了终身采购寿命到期的子系统。所有这些都使系统能够提供超长的的平均维修间隔时间（MTTR），降低总体成本（TCO）。

LGT1410的软件定义架构使系统能够支持多个LibertyGT应用程序。这些应用程序是在系统硬件上合成的，这样就无需额外的仪器，并且减少了系统的体积、重量和功率，同时还有采集和运行成本。

功能和选项

LGT1410包括面向对象的LibertyGT、基于LabVIEW的MSFS框架、具有触摸屏的GUI界面、VISA TCP/IP远程接口、综合应用程序接口（API）和以下标准应用程序：

•在全幅度精度、100%的POI下具有320ns的最小信号持续时间的实时频谱分析仪（RTSA-2）（需要出口许可证）

•频谱分析仪

•实时矢量信号分析仪（RTVSA），具有标准数字和模拟解调器

•基于SSD的窄带信号和频谱记录和播放功能

•标准的基于DSP的射频功率、RF计数器和误差计

•内部误码率（BER）测试仪、模式发生器和接收器（通过RF、以太网、RS-232C或USB）

•内置音频分析仪（通过RF和以太网）

LGT1410由于其模块化的软件定义架构，支持广泛的内部选项，使LGT1410能够升级，从而提供完整的台式ATS功能。与箱式仪器不同，LGT1410不需要额外的外部子系统升级，尽管有些可能需要额外的PXI/PXIe模块（用*标注）：

•多通道实时VSA，可同时捕获、解调和分析多达128个通道

•内部LabVIEW或MATLAB后处理

•通过LabVIEW工具网络（www.ni.com/labview-tools-network）提供数十种NI和第三方应用程序

•具有8到64 TB内部RAID模块的高级频谱记录*，支持高达765 MHz的带宽

•用于频谱监测的内部IRIG-B或GPS时间戳

•第二个RTSA频道*

•万兆以太网*

•内部RF或矢量信号发生器*

•内置数字存储示波器（DSO）*

•内置数字万用表（DMM）*

所有LGT1410应用程序都可以通过系统的高清1080像素触摸屏显示，通过标准VISA/TCP/IP远程接口和附带的LibertyGT API访问，该API支持LabVIEW、TestStand、Python、C、C++和Java编程。LGT1410还包括一个功能强大的基于英特尔至强处理器的嵌入式控制器，无需单独的测试执行计算机对自动化测试进行排序。由于所有LGT1410应用程序都是统一编程环境的一部分，所以LGT1410的测试编程大大简化了。

包括RTSA-2（需要出口许可证）的完全配置的LGT1410R起价为148,500美元，RADX可提供8至12周的交货期。LGT1410套件，包括RADX MSFS、附件和RADX触摸屏PXIe机箱等适用于现有的与NI有采购关系的客户。 （译者：齐紫航）

RADX Technologies Inc.

San Diego, Calif.

www.radxtech.com