摘要

    随着各种无线通讯标准的订定，无线通讯装置的测试一直是芯片或设备厂商面临的巨大挑战之一。由于无线通讯讯号较为特殊，在测试时需要高速 (采样高频讯号) 与高精度 (提供足够的动态范围) 的数据采集装置，搭配适当的数据分析软件方能完成

    。在本文中，我们以凌华科技的高速资料采集卡 – pxi-9820 为核心，配合基于 matlab 所开发的测试程序，进行 wireless lan 基频发射模块的效能测试。我们将采集基频讯号经正交分频多任务 (ofdm) 调变后的 i/q (in-phase/quadrature) 讯号，并进行解调与演算，最后得出 evm (error vector magnitude) 值，作为判断基频发射模块是否良好的重要指标。

    近年来已有不少公司推出高速数据采集卡 (high speed data acquisition card), 并且声称可以应用在军用雷达信号分析、超声信号分析、数字广播信号分析，或是喷墨式墨盒系统测试等各个方面。仔细观察一下这些高速数据采集卡的规格: 20～100 ms/s 的采样频率，30～60mhz 的带宽，可以供多组模拟信号同时输入，同时模拟输入的范围可通过软件选择… 等等，的确是有条件可以胜任上述应用，可惜能在报章杂志上见到的应用实例并不多, 也因此无法一窥其中的症结与奥秘。基于此原因，本文拟以凌华科技最近推出的pxi-9820 高速数据采集卡为核心，设计一套成本低廉、 功能弹性且适于大量复制的wlan发射模块实时误差向量幅度（real-time error vector magnitude, evm）测试系统，以期能提供给芯片设计与系统生产厂商另一个思考方向。

    系统构成

    该系统共分成三大部份：wlan发射模块、高速数据采集卡及控制器模块、软件接口和evm计算分析软件模块。

    1. wlan发射模块：

    1) 市售无线网卡(802.11.a) + card bus： wlan发射模块主体。

    2) analog device instrument (adi) 的evaluation board： 将i+，i–，q+，q–差分信号转为单端输出电路之i，q信号。

    2. 高速数据采集卡及控制器模块：

    1) adlink pxi-3800： pentium-m 1.6ghz pxi 控制器，实时信号处理。

    2) adlink pxis-2506： 3u 6-slot pxi 便携式机箱。

    3) adlink pxi-9820： 3u pxi 65ms/s，14-bit digitizer with on-board 128mb sdram，采集iq 信号。

    3. 软件接口和evm计算分析软件模块：

    1) adlink in-house 无线网卡信号控制程序：控制wlan卡重复的产生传送封包(frame)并传送封包。

    2) adlink in-house 实时 i-q 信号分析程序：进行离散快速傅利叶转换，64-qam，计算evm等。 图1为测试系统的示意方块图。pxi-3800控制器执行无线网卡信号控制程序，通过 card bus 使无线网卡不断的输出待量测的tx 信号。因为网卡上的输出信号为i+，i–，q+，q–的差分信号 (differential ended)，但是我们用的信号采集卡为2个通道(channel)的单端输入(single ended)，所以需要用一个转换电路来完成差分信号转换单端输出，这部份我们用analog device instrument (adi) 的evaluation board来加以实现。最后将这个待分析的基频iq信号输入pxi-9820，并以in house 的实时 i-q 信号分析程序在pxi-3800上进行fft、 evm等分析。图2则为实际的基频发射模块测试系统。

    图2 基频发射模块测试系统

    原理

    在 ieee 802.11a 的规格中定义了如图3的无线局域网络传送/接收的工作原理，物理层(physical layer，phy)采用正交频分复用 (ofdm　orthogonal frequency division multiplexing)的技术，将不同频率载波中的大量信号合并成单一的信号，完成信号传送。在发射端 (tx, transmitter)，每个信号封包(frame)传送之前先利用反快速傅利叶转换(ifft)来调变传送的信号；接着再利用相位-振幅调变 (iq modulation，i: in-phase，q: quadrature) 分别将相位-振幅信号取出；最后用射频 (rf，radio frequency) 电路将信号从基频(base band) 上变频到 5g hz的频带再传送出去。接收端 (rx，receiver)则是先将射频(rf，radio frequency)信号