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NI第三代超寬帶軟件化的矢量信號(hào)收發(fā)儀——VST3
2025-01-13
近期通信、雷達(dá)、對(duì)抗和復(fù)雜電磁環(huán)境的研究者們迎來(lái)了重量級(jí)的新產(chǎn)品：NI第三代超寬帶矢量信號(hào)收發(fā)儀——VST3。VST3具備儀器級(jí)的高精度，同時(shí)又支持深度的軟件化，并具備從P波段到Ku波段的射頻收發(fā)能力、2GHz超大帶寬、大規(guī)模板載FPGA、MIMO擴(kuò)展能力等，使得通信、雷達(dá)以及對(duì)抗等領(lǐng)域的應(yīng)用系統(tǒng)的構(gòu)建能力提升到了新的高度。
那么，VST3如何使得雷達(dá)、通信以及對(duì)抗等領(lǐng)域的應(yīng)用系統(tǒng)的構(gòu)建能力提升到了新的高度，與它的以下性能有關(guān)：
1、杰出的射頻性能
超低相位噪聲是對(duì)雷達(dá)和雷達(dá)測(cè)試設(shè)備的一個(gè)普遍要求，對(duì)于利用多普勒頻移信息的實(shí)現(xiàn)速度測(cè)量、利用脈沖壓縮實(shí)現(xiàn)精確距離測(cè)量的雷達(dá)而言，精確測(cè)量相位變化時(shí)必須保持非常低的相位噪聲。VST3低至-142dBc/Hz（0.9GHz，100kHz偏移）的相位噪聲，無(wú)疑是最佳選擇。同樣，低至±0.45dB（2GHz BW）的帶內(nèi)平坦度和±0.4dB（典型值）幅度精度也大幅提高了雷達(dá)接收機(jī)的信號(hào)測(cè)量精度。
2、超高瞬時(shí)分析帶寬
無(wú)論是衛(wèi)星通信、雷達(dá)測(cè)試，還是電子對(duì)抗和復(fù)雜電磁環(huán)境等先進(jìn)射頻應(yīng)用，無(wú)不需要越來(lái)越高的峰值數(shù)據(jù)速率和成像分辨率，因而亟需更寬的信號(hào)帶寬。VST3除了具備50MHz~23GHz的頻率范圍，同時(shí)也具備2GHz的超大瞬時(shí)帶寬，完全滿(mǎn)足諸如現(xiàn)代通信和雷達(dá)系統(tǒng)因頻率捷變或?qū)拵盘?hào)而需超寬帶收發(fā)機(jī)的需求。
3、靈活構(gòu)建多通道相參收發(fā)
VST3利用PXI固有的定時(shí)和同步功能，為多輸入多輸出（MIMO）等應(yīng)用提供亞納秒級(jí)同步。同時(shí)因其具備獨(dú)立的射頻輸入/輸出本振鏈路（LO），多臺(tái)VST3之間的同步可以完全相位相干，就像一臺(tái)儀器一樣。由于VST3緊湊的外形，在單個(gè)18槽PXIe機(jī)箱中實(shí)現(xiàn)4收4發(fā)。此外，PXI系統(tǒng)還可以使用MXI集成額外的機(jī)箱，從而進(jìn)一步擴(kuò)展系統(tǒng)。
4、用戶(hù)可自定義開(kāi)發(fā)的大容量FPGA
VST3包含大容量的可用戶(hù)編程的Xilinx KU085 FPGA，使研究者可通過(guò)自定義FPGA來(lái)設(shè)計(jì)針對(duì)特定應(yīng)用的增強(qiáng)功能。這些功能可以使用LabVIEW FPGA和VIVADO進(jìn)行聯(lián)合開(kāi)發(fā)，以實(shí)現(xiàn)快速測(cè)量、閉環(huán)仿真和復(fù)雜的算法原型。
5、支持多種高速數(shù)據(jù)傳輸方式
VST3因其采用×8 Gen3 PCI Express架構(gòu)和P2P數(shù)據(jù)流高速傳輸技術(shù)，通過(guò)背板與其他模塊進(jìn)行高至1GHz帶寬數(shù)據(jù)通信。同時(shí)也可以基于前面板MGT串行接口實(shí)現(xiàn)2GHz帶寬I/Q數(shù)據(jù)外部收發(fā)。
6、尺寸緊湊
VST3將高帶寬矢量信號(hào)發(fā)生器和矢量信號(hào)分析儀、用戶(hù)可編程FPGA和高速串行接口組合在單個(gè)PXI模塊上，僅占用4個(gè)PXI槽位，不僅可以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的頻譜儀和信號(hào)源功能，還能夠輕松構(gòu)建復(fù)雜電磁信號(hào)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)高速率通信、頻譜監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)偵察與對(duì)抗仿真等，完全滿(mǎn)足各種通信和雷達(dá)高級(jí)應(yīng)用的嚴(yán)苛挑戰(zhàn)。
7、如何構(gòu)建多功能、可重構(gòu)、易擴(kuò)展的柔性雷達(dá)通信測(cè)試仿真平臺(tái)？
NI VST3的強(qiáng)大性能提供了一個(gè)理想的平臺(tái)來(lái)為研究者的創(chuàng)新助力，但先進(jìn)射頻應(yīng)用需要極為復(fù)雜嵌入式IP和桌面應(yīng)用軟件配合才能實(shí)現(xiàn)，而實(shí)現(xiàn)這些軟件對(duì)于專(zhuān)精于某一領(lǐng)域的科研工作者來(lái)說(shuō)無(wú)疑是一個(gè)重大挑戰(zhàn)。立思方的弦豐?軟件套件構(gòu)建的多功能、可重構(gòu)、易擴(kuò)展的柔性雷達(dá)通信測(cè)試仿真平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了單機(jī)設(shè)備仿真、系統(tǒng)半實(shí)物仿真、復(fù)雜電磁環(huán)境構(gòu)設(shè)、頻譜偵收分析等功能，為通信和雷達(dá)系統(tǒng)的方案論證、技術(shù)研究、系統(tǒng)研制、試驗(yàn)驗(yàn)證和使用訓(xùn)練等全生命周期提供技術(shù)和平臺(tái)支撐。
柔性雷達(dá)通信測(cè)試仿真平臺(tái)采用了“軟件化”的設(shè)計(jì)方式，在標(biāo)準(zhǔn)的模塊化硬件設(shè)備的基礎(chǔ)上，利用軟件IP重構(gòu)和升級(jí)硬件的能力，讓每臺(tái)設(shè)備都可以“變身”為不同的模擬裝備。多臺(tái)設(shè)備更可以協(xié)同工作構(gòu)建復(fù)雜的電子系統(tǒng)體系半實(shí)物仿真，這一個(gè)特點(diǎn)可以讓用戶(hù)“漸進(jìn)式”搭建極為復(fù)雜的驗(yàn)證系統(tǒng)，給用戶(hù)帶來(lái)了巨大的建設(shè)靈活性。同時(shí)，用戶(hù)也可以利用這個(gè)仿真試驗(yàn)平臺(tái)提供開(kāi)放的設(shè)備和軟件API接口，基于MATLAB、C/C++、Python等開(kāi)發(fā)語(yǔ)言進(jìn)行自定義功能開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)從算法設(shè)計(jì)到外場(chǎng)試驗(yàn)的一系列仿真驗(yàn)證，也為未來(lái)不斷更迭的技術(shù)需求奠定了基礎(chǔ)。
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