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NI第三代超寬帶軟件化的矢量信號收發(fā)儀——VST3
2025-01-13
近期通信、雷達、對抗和復(fù)雜電磁環(huán)境的研究者們迎來了重量級的新產(chǎn)品：NI第三代超寬帶矢量信號收發(fā)儀——VST3。VST3具備儀器級的高精度，同時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擴展能力等，使得通信、雷達以及對抗等領(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、通信以及對抗等領(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
超低相位噪聲是對雷達和雷達測試設(shè)備的一個普遍要求，對于利用多普勒頻移信息的實現(xiàn)速度測量、利用脈沖壓縮實現(xiàn)精確距離測量的雷達而言，精確測量相位變化時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接收機的信號測量精度。
2、超高瞬時分析帶寬
無論是衛(wèi)星通信、雷達測試，還是電子對抗和復(fù)雜電磁環(huán)境等先進射頻應(yīng)用，無不需要越來越高的峰值數(shù)據(jù)速率和成像分辨率，因而亟需更寬的信號帶寬。VST3除了具備50MHz~23GHz的頻率范圍，同時也具備2GHz的超大瞬時帶寬，完全滿足諸如現(xiàn)代通信和雷達系統(tǒng)因頻率捷變或?qū)拵盘柖璩瑢拵瞻l(fā)機的需求。
3、靈活構(gòu)建多通道相參收發(fā)
VST3利用PXI固有的定時和同步功能，為多輸入多輸出（MIMO）等應(yīng)用提供亞納秒級同步。同時因其具備獨立的射頻輸入/輸出本振鏈路（LO），多臺VST3之間的同步可以完全相位相干，就像一臺儀器一樣。由于VST3緊湊的外形，在單個18槽PXIe機箱中實現(xiàn)4收4發(fā)。此外，PXI系統(tǒng)還可以使用MXI集成額外的機箱，從而進一步擴展系統(tǒng)。
4、用戶可自定義開發(fā)的大容量FPGA
VST3包含大容量的可用戶編程的Xilinx KU085 FPGA，使研究者可通過自定義FPGA來設(shè)計針對特定應(yīng)用的增強功能。這些功能可以使用LabVIEW FPGA和VIVADO進行聯(lián)合開發(fā)，以實現(xiàn)快速測量、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)，通過背板與其他模塊進行高至1GHz帶寬數(shù)據(jù)通信。同時也可以基于前面板MGT串行接口實現(xiàn)2GHz帶寬I/Q數(shù)據(jù)外部收發(fā)。
6、尺寸緊湊
VST3將高帶寬矢量信號發(fā)生器和矢量信號分析儀、用戶可編程FPGA和高速串行接口組合在單個PXI模塊上，僅占用4個PXI槽位，不僅可以實現(xiàn)標(biāo)準的頻譜儀和信號源功能，還能夠輕松構(gòu)建復(fù)雜電磁信號環(huán)境，實現(xiàn)高速率通信、頻譜監(jiān)測、實時偵察與對抗仿真等，完全滿足各種通信和雷達高級應(yīng)用的嚴苛挑戰(zhàn)。
7、如何構(gòu)建多功能、可重構(gòu)、易擴展的柔性雷達通信測試仿真平臺？
NI VST3的強大性能提供了一個理想的平臺來為研究者的創(chuàng)新助力，但先進射頻應(yīng)用需要極為復(fù)雜嵌入式IP和桌面應(yīng)用軟件配合才能實現(xiàn)，而實現(xiàn)這些軟件對于專精于某一領(lǐng)域的科研工作者來說無疑是一個重大挑戰(zhàn)。立思方的弦豐?軟件套件構(gòu)建的多功能、可重構(gòu)、易擴展的柔性雷達通信測試仿真平臺，實現(xiàn)了單機設(shè)備仿真、系統(tǒng)半實物仿真、復(fù)雜電磁環(huán)境構(gòu)設(shè)、頻譜偵收分析等功能，為通信和雷達系統(tǒng)的方案論證、技術(shù)研究、系統(tǒng)研制、試驗驗證和使用訓(xùn)練等全生命周期提供技術(shù)和平臺支撐。
柔性雷達通信測試仿真平臺采用了“軟件化”的設(shè)計方式，在標(biāo)準的模塊化硬件設(shè)備的基礎(chǔ)上，利用軟件IP重構(gòu)和升級硬件的能力，讓每臺設(shè)備都可以“變身”為不同的模擬裝備。多臺設(shè)備更可以協(xié)同工作構(gòu)建復(fù)雜的電子系統(tǒng)體系半實物仿真，這一個特點可以讓用戶“漸進式”搭建極為復(fù)雜的驗證系統(tǒng)，給用戶帶來了巨大的建設(shè)靈活性。同時，用戶也可以利用這個仿真試驗平臺提供開放的設(shè)備和軟件API接口，基于MATLAB、C/C++、Python等開發(fā)語言進行自定義功能開發(fā)，實現(xiàn)從算法設(shè)計到外場試驗的一系列仿真驗證，也為未來不斷更迭的技術(shù)需求奠定了基礎(chǔ)。
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