很多富有经验的工程师毫无怀疑的记着当仅有的调制技术是模拟调制而功放的性能可以用加性高斯白噪声(AWGN)来验证时设计一个基站或移动电话的放大器是如何的简单。现在,第二代及以后的无线网络需要用到数字调制技术,使用服务中所提供的信号来激励功放或其他电路就成为了必须。因此需要将基带信号处理和射频/微波电路设计工具与实际的产生调制信号和评估其对设计影响的测试仪器紧密的整合在一起。

此应用笔记描述了将AWR的射频/微波设计软件(Microwave Office和VisualSystem Simulator (VSS))无缝的与National Instruments的图形化编程软件环境LabVIEW,和广范的调制仪器连接在一起来较好的满足当今复杂的无线通信的需求。第三代和第四代无线通信系统中应用的高阶调制方法与高级信号处理技术需要在一个很较宽的频带内满足极高的线性,效率和信号完整性。设计者面临的挑战不仅仅在基带,还会延伸到到整个射频与微波的发射与接收通道。一般来讲,处理以上任务所需要的软件是不同的。但当今无线应用和调制技术却需要在整个信号链路上进行紧湊的设计、验证、测试和调试。

设计工具整合:从基带到微波

当今,基带信号处理,高频设计,和系统验证软件可以与基于硬件的或虚拟测试系统连接在一起来产生标准的或者随机的波形来测量设计的性能。此应用笔记中所描述的软件工具能在设计流程中单独的或与其他工具合作来为设计者提供显著的好处,并具具有在设计流程的前期发现问题的能力,可以简单、快速、低成本的来解决问题。

设计者将LabVIEW做为编程语言来自动控制仪器已经有很长时间了。AWR和NI已经开始将软件之间的界限变的模糊。AWR的设计环境提供了一个与Labview的接口,添加了很多LabVIEW图形化编程环境下所提供的广泛的信号处理与软件定义,虚拟仪器来将射频仪器测试技术添加到他们的产品中。

如:一个VSS模块可以通过Virtual Instrument (VI)服务接口直接调用LabVIEW,这将会使得在AWR设计环境中实现分析的简单化并可以提高设计者的生产效率。LabVIEW中仿真的测试结果可也可以做更进一步的专门分析。仿真与真实的测试结果可以在LabVIEW中实现,VSS也可以产生由测试得出一个仿真结果使得在设计流程中甚至在设计原型生产的前期允许LabVIEW容易的实现测试与验证。

 



设计流程中的半实物仿真

以射频功率放大器为例,LabVIEW可以产生,分析基带LTE信号并可在AWR设计环境中进行测量。应用一个单独的VSS模块,信号可以传递到应用Microwave Office软件在电路级所设计与分析的放大器的仿真模型中。VSS可以管理由LabVIEW得来的信号并为应用Microwave Office软件的基于电路级仿真的功放创建一个系统模型。功放的仿真结果又被送回到LabVIEW中进行解调并对基带信号进行分析。应用MicrowaveOffice软件进行仿真,LabVIEW进行信号处理,VSS进行系统级仿真。可以应用National Instruments的PXI在设计和仿真阶段进行相关的测量。

由实际仪器所产生的测试结果可以由VI接口模块轻而易举的导入到VSS中。由LabVIEW产生的LTE波形被引用到Microwave Office软件中来仿真功率放大器模型。VSS软件可以与National Instruments射频矢量信号产生器和矢量信号分析仪及待测的功率放大器进行连接,它可以将测量的结果导入到Microwave Office软件中来比较仿真和分析的结果查找两者的不同之处。

综述

不久之前,将基带信号处理,射频,系统级软件工具和虚拟或者基于硬件的仪器接在一起是极端困难的。由当今无线标准所施加的对性能的要求需要将软件工具如:LabVIEW,Microwave Office,VSS and AXIEM与虚拟仪器结合在一起,不但使之成为可能也使其实现了简单化和精确化。当它们应用在一起时,它们提供了无与伦比的武器来迎接挑战,诸如:在一个宽的频带内实现信号的线性,也可以满足无线标准如LTE和WIMAX的要求。在今天的五年左右,随着LTE-Advance和未来频谱利用效率更高的技术的出现,这些挑战还会变得越来越复杂。当它们真正出现时,此笔记中所描述流程将会满足此挑战。

 



此应用笔记中所用的由Microwave Office设计的Infineon功率放大器



上面所展示的为Infineon功率放大器的VSS模块框图



显示PA的星座图与功率谱的仿真和测试结果吻合的非常好