德国IAV汽车工程公司使用NI射频仪器实现汽车无线电与导航系统测试平台

作者： Etienne Frenette, Averna
Hans-Joachim Tepper Tepper  - IAV Automotive  Engineering

“如今，NI PXI技术的高通量射频数据流盘能力使我们在记录回放所有使用中常见的模拟和无线信号以及各色各样的信号损失均很有效 。”

挑战：开发一个针对汽车无线电和全球定位系统（GPS）接收器的射频（RF）信号测试解决方案，减少耗时且昂贵的现场测试，同时进一步提高设备的质量。

解决方案：Averna的工程师利用NI PXI产品高带宽的优势，实现了一个完整的解决方案，记录真实世界的射频信号、信号损失以及环境数据，用于在实验室内很方便地回放；而且，为了从长远的角度提高测试效率，Averna联同用户创建了共同的用户参考库。

给汽车制造商提供优质产品

全球总部位于德国的IAV汽车工程公司是汽车工业内全球顶尖的工程和设计服务提供商之一，为世界上最有名的汽车制造商和零配件供应商效力，包括奥迪、宾利、宝马、克莱斯勒、戴姆勒、福特、通用汽车、保时捷和大众。

该公司最近为一家德国顶尖的汽车制造商测试和验证车载收音机和导航系统。IAV必须在这些装置上进行全面的射频信号测试，包括AM/FM,RDS,TMC,DAB/DMB,GPS和HD Radio（IBOC），并达到欧洲所有常见模拟和数字无线标准。他们利用多种函数测试各种设备模型，覆盖多种类型的广播节目，例如摇滚、爵士、古典和对话类节目。另外，从伦敦市中心阳光明媚的白天到法国阿尔卑斯山盘山公路上的雪夜里，这些设备必须在整个欧洲的所有环境和驾驶条件下进行测试。为满足客户的严格技术规范，IAV必须在成千上万个可能的测试案例中保证一流的产品质量。

寻找可再现和重复的测试方法

作为评估的一部分，首先在实验室里，IAV用典型信号发生器进行静态测试和验证，以测量如临界值、灵敏度和信噪比等指标。然而，许多存在问题的射频信号现象只能在动态环境中，如行驶的车辆中才会出现。这些信号损失包括当信号从城市摩天大厦反弹时产生的多路干扰，或者与天气相关（雾和雨）造成的衰减和失真。数学模型和测试文件库在模拟这些衰减时会有不足之处。

因此，IVA每年派几十名专业听众在公路上对所有可能的测试实例检测信号毛刺。然而，因为这个办法不具有重复性——测试工程师每次都需要为每个特定的无线电模型和信号而奔波，该方法既费时又昂贵。

IAV需要集合不同对照点的信号数据库，在同信号不同条件、同条件不同信号和其它组合下，以协助评估不同设备。他们需要测试方法具有可重复性，尽可能提高测试和验证的效率。

利用NI PXI的记录回放功能

为了帮助解决这些挑战，IAV与来自National Instruments 系统联盟伙伴Averna公司的工程师合作。IAV通过Averna射频信号记录回放系统——这是一个记录真实世界信号，并且可以随意回放的交钥匙系统，用作实验室分析，以及全球接收机测试仪（URT）平台的一部分。

我们利用NI PXIe-1065机箱、NI PXIe-8106嵌入式控制器、NI PXIe-5672矢量信号发生器和NI PXI-5661矢量信号分析仪创建记录回放系统。这些关键技术能实现从射频模块到硬盘驱动器高达每槽2GB/s的专用带宽实时数据流盘，以及高性能定时和同步功能。另外，我们利用NI LabVIEW软件的灵活性设计软件组件，同时把系统封装在防噪抗干扰的射频屏蔽箱里，可用于可移动用途。该系统有DC/AC转换器、带自动增益控制（AGC）的可优化信号采集的前置放大器系统和多媒体信号记录能力。利用NI的商业现成组件，我们创建了一个交钥匙系统，用户从研发的开始阶段就能使用，这些组件已经预先安装好，且不需要开发应用软件。

建立客户射频测试信号库

IAV的工程师们能携带由带直流电源供电（与车载电池相连）的记录回放系统，在卡车或汽车后座进行测试。将天线连接至系统后，测试工程师通过一台笔记本电脑和局域网访问图形用户界面（GUI），记录动态信号，同时控制信号的频率、带宽和增益。IAV利用此方法记录大量广播和导航信号，以建立一个专有的测试文件库，方便随时回放。

为进一步加强该文件库，IAV记录广播和GPS数据以分析环境背景对信号的影响。例如，IAV能记录当出现信号损失时车辆的准确位置，以及当时的天气和路况。因为不需要进行太多现场测试，通过将待测设备置于真实世界的信号和损失环境中，IAV工程师能投入更多时间进一步提高设备质量。

将检修排故简单化

利用该记录回放系统，IAV现在能立即与设备制造商、零件制造商和汽车制造商分享记录数据，因此，各方可在同样信号、损失和环境背景下充当车载收音机和导航设备的故障检修员，共同找到问题的根源。因此，那些负责产品质量的工程师，可以远程诊断设备。

“当你与世界上最负盛名的汽车制造商打交道，质量是最受关心的。”IAV一测试工程师Hans Joachim Tepper说，“NI PXI技术的高通量射频信号流盘能力使我们在记录回放所有使用中常见模拟和无线信号以及各色各样的信号损失均很有效 。Averna的URT记录回放系统有助于将这些性能整合在一起，并提供我们所需的可重复性，以满足客户严格的标准。我们相信这个方案有助于显著提高长期测试效率。”


抗干扰射频屏蔽箱


基于NI PXI产品的高带宽射频信号记录回放仪


NI PXI技术进行高效的GPS信号测试