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、對抗和復雜電磁環(huán)境的研究者們迎來了重量級的新產品：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、雷達以及對抗等領域的應用系統(tǒng)的構建能力提升到了新的高度。
那么，VST3如何使得雷達、通信以及對抗等領域的應用系統(tǒng)的構建能力提升到了新的高度，與它的以下性能有關：
1、杰出的射頻性能
超低相位噪聲是對雷達和雷達測試設備的一個普遍要求，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，還是電子對抗和復雜電磁環(huán)境等先進射頻應用，無不需要越來越高的峰值數據速率和成像分辨率，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)因頻率捷變或寬帶信號而需超寬帶收發(fā)機的需求。
3、靈活構建多通道相參收發(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來設計針對特定應用的增強功能。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)仿真和復雜的算法原型。
5、支持多種高速數據傳輸方式
VST3因其采用×8 Gen3 PCI Express架構和P2P數據流高速傳輸技術，通過背板與其他模塊進行高至1GHz帶寬數據通信。同時也可以基于前面板MGT串行接口實現(xiàn)2GHz帶寬I/Q數據外部收發(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)標準的頻譜儀和信號源功能，還能夠輕松構建復雜電磁信號環(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用的嚴苛挑戰(zhàn)。
7、如何構建多功能、可重構、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，但先進射頻應用需要極為復雜嵌入式IP和桌面應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?軟件套件構建的多功能、可重構、易擴展的柔性雷達通信測試仿真平臺，實現(xiàn)了單機設備仿真、系統(tǒng)半實物仿真、復雜電磁環(huán)境構設、頻譜偵收分析等功能，為通信和雷達系統(tǒng)的方案論證、技術研究、系統(tǒng)研制、試驗驗證和使用訓練等全生命周期提供技術和平臺支撐。
柔性雷達通信測試仿真平臺采用了“軟件化”的設計方式，在標準的模塊化硬件設備的基礎上，利用軟件IP重構和升級硬件的能力，讓每臺設備都可以“變身”為不同的模擬裝備。多臺設備更可以協(xié)同工作構建復雜的電子系統(tǒng)體系半實物仿真，這一個特點可以讓用戶“漸進式”搭建極為復雜的驗證系統(tǒng)，給用戶帶來了巨大的建設靈活性。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需求奠定了基礎。
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