För att göra mätningar på denna typ av system krävs instrument som har flerkanaliga in- och utgångar. Dessa måste vara synkroniserade. Den modulära arkitekturen hos PXI-instrument, som till exempel National Instruments NI PXIx-5663 (Vektor Signal Analysator) och NI PXIx-5673 (Vektor Signal Generator), ger förutsättningar för att bygga faskoherenta mätsystem på RF-området vilket krävs för att göra mätningar på dessa system.

Leif Johansson drog igång National Instruments verksamhet i Sverige för 18 år sedan. Idag är han affärsutvecklingschef på NI.

En typisk konfiguration av ett sådant system med fyra synkroniserade RF-analysatorer och två synkroniserade RF-generatorer får plats i ett 18-platsers PXI expresschassi.

För att konfigurera ett faskoherent RF-system krävs att varje klocksignal i systemet är synkroniserad. Det gäller både för signalanalysatorn och signal­generatorn. Låt oss börja med att titta på signalanalysatorn.

När man konfigurerar ett system med flera analysatorer måste vi säkerställa att både lokaloscillatorerna (LO) och ­basbands- liksom mellanfrekvenssignalerna (IF) är synkroniserade. Signal­analysatorn i vårt exempel (PXIe-5663) använder en teknik med enstegs nedkonvertering till IF och digital nedkonvertering till basband. Detta är en arkitektur som lämpar sig väl för att konfigurera flerkanaliga MIMO-system eftersom vi här har endast en LO som vi måste synkronisera mellan varje kanal till skillnad från mer traditionella trestegs superhetrodyna vektorsignalanalysatorer där multipla lokaloscillatorer måste synkroniseras.

För att synkronisera flera analysatorer måste vi distribuera en delad samplingsklocka för LO- och IF mellan varje analysator för att säkerställa att vi har samtliga kanaler i en faskoherent konfiguration. Ett exempel på ett tvåkanaligt system finns i figuren nedan.



Analystorns modulära uppbyggnad består av en syntheziser (PXIe-5662), RF nedkonverterare (PXIe-5601) och en IF digitizer (FXIe-5622) som tillsammans skapar en vektorsignalanalysator.

Genom att addera fler RF-nedkonverterare och IF-digitizers kan man expandera till flerkanalssystem, här till ett tvåkanalssystem.

För att förstå synkroniseringen mellan flera vektorsignalanalysatorer, i vårt fall PXIx -5663, så ska vi ta en titt på ett mer detaljerat blockdiagram. I figur 3 ser vi att även om vi har en gemensam LO för nedkonvertering och IF så är det flera klockor som varje analysator måste dela, totalt blir det tre stycken.



Vid sidan av lokaloscillatorn behöver även varje analysator dela klocka för A/D-omvandlaren och den numerisk styrda oscillatorn (NCO) för den digital nedkonverteringen (DDC).

När man konfigurerar flera generatorer för ett MIMO-system, så krävs att varje klocka på varje enhet är synkroniserad, i vårt exempel VSGn PXIe-5673 som använder en direkt upkonverteringsteknik för att från basband skapa RF-signalen. För RF-signalgeneratorn i figuren nedan visas basarkitekturen av en tvåkanalig RF-generator. Notera att både basbandets samplingsklockor och de lokala oscillatorerna (LO) måste delas av de båda kanalerna.



Den modulära uppbyggnaden av vektorsignalgeneratorn består av tre delar. En synthesizer (PXIe-5652), en ­basbandsgenerator (PXIe 5450), och en RF-modulator (PXIe5611) som tillsammans fungera som en RF-vektorgenerator. För att expandera systemet till ett multikanalssystem adderar man en basbandsgenerator och RF-modulator för varje extra kanal.

Den mätteknik som behövs för att kunna analysera olika konfigurationer för MIMO-system kan varieras i många varianter med olika antal kanaler in och olika antal kanaler ut. Den modulär plattform för RF-mätsystem som PXI erbjuder kan konfigureras efter specifika behov och även kompletteras eller expanderas för framtida behov.