利用LXI示波器搭建分布式测试系统

传统的测试仪器仅有单一的测试测量功能，而且只返回给用户简单的测量结果。这样的仪器虽然精度高、反应速度快并能满足用户基本的测试需求，但计算机技术的快速发展，使越来越多的仪器用户需要借助高级测量仪器在PC端对测量结果进行分析。仪器I/O也随之出现。此外，还需要多种仪器进行精确触发和协同工作，也要求各种仪器具备统一的总线接口标准。于是，各大仪器厂商制定了众多的仪器总线标准，其中包括GPIB、VXI、PXI以及备受业界推崇的LXI标准。LXI作为一种新的测试测量总线标准，拥有高速数据吞吐、连接方式简单、灵活的编程环境、IEEE1588精确定时同步等众多优势。这些特点也使它成为下一代高性能测试总线的主流，尤其是在分布式测试领域。

LXI总线的特点及优势

LXI联盟成立于2004年，其成立的目的在于简化测试系统集成方法，提高测试系统数据吞吐率，降低成本以及采用以太网技术和IEEE1588等非常成熟的通信和触发技术来保证不同仪器厂商之间的兼容性。自2005年发布LXI 1.0版总线标准以来，现已推出1.2.01版，而在美国军方的推动下迅速发展，目前LXI也已被定为下一代美军电子测试系统的标准。

GPIB、VXI、PXI等较重要的仪器I/O总线在不同的应用领域具有各自的局限性。GPIB于1965年由惠普公司提出，用于连接计算机和可编程仪器，是目前通用仪器的标准接口总线，其局限性包括成本高、速度慢、距离和节点数受限制、需要另配GPIB卡等。

VXI总线的优点是速度快（160MBps)并拥有精确的时间同步，但它需要高成本机箱和特殊接口，因而在民用领域的推广有限。

作为VXI的替代，PXI利用成熟的PC技术在仪器上进行扩展，是近年来比较流行的一种总线形式，但它和VXI一样需要独立的机箱，成本较高。而卡箱式仪器还有一个共有的问题，就是其系统查错将是件非常复杂的事情。

与以上几种总线标准相比，LXI总线标准拥有众多优势。LXI联盟提出了利用现有的以太网技术对测试仪器I/O扩展，利用廉价的LAN连接设备（LAN网线、路由器和交换机）进行仪器连接，大大削减了系统集成的硬件成本 (见图1) 。

LXI总线具有很高的数据吞吐率，未来10G以太网的速度将极大提升整个LXI测试系统的数据吞吐率，可满足众多系统集成者在很长一段时间内对数据传输速度的需求。利用LXI总线能方便地建立分布测试系统。卡箱式仪器，或者是使用GPIB总线的仪器受限于总线的长度和测试仪器节点数，很难进行分布式测试。而LXI因为使用了以太网技术，用户可以将不同的测试仪器放到远程测试点，在办公室里输入仪器的IP地址就可以得到分散各地的测试数据。LXI可以通过IEEE1588进行纳秒级的时钟同步，实现本地和远程仪器的同步工作和数据同步采集。如果需要更高精度的同步测量，LXI-A类仪器可以提供专门的触发总线，实现本地多机高精度同步和触发(见图2)。

LXI总线的另一大优势在于，它可以与各种常见的通信总线协同工作。这使得很多非LXI设备能够通过LXI-GPIBLXI-VXILXI-PXI转换器直接连接到LXI测试测量系统，极大增强LXI系统的灵活性和适应能力，从而节约系统资源(见图3)。

此外，对标准IVI驱动的支持，也使LXI仪器能够适应多种编程语言和开发环境，用户在更换更高指标的同类仪器时，可避免重新编写程序的复杂过程。

在无线通信基站中搭建分布式测试系统

RIGOL DS1000B系列LXI数字示波器提供4个模拟通道、最大200MHz带宽、2GSps实时采样率以及50GSps等效采样率。同时，新增的模拟通道码型触发功能可以捕捉信号特定逻辑关系。DS1000B采用新一代ASIC技术，为示波器定制的模拟前端替代了传统继电器，因此其外围器件少、集成度高，不但提高了仪器可靠性、降低了功耗，也延长了使用寿命。此外，DS1000B示波器作为LXI-C类仪器，能为用户提供了WEB页面、参数设置和远程控制功能(见图4、图5)。

使用DS1000B的LXI总线接口能够方便快捷地搭建分布式测试系统。比如，在无线通信基站测试中，无线基站的运行状况对整个网络的运行质量有非常大的影响，因此通信运营商必须保证基站工作状态良好，保证通信网络正常工作。这就需要对无线通信网络和基站进行有效监测，以保证网络不出现掉话、信号覆盖范围减小、数据吞吐率骤降等问题。传统的无线基站测试方法，工程维护人员需要携带笨重的测试仪器，在恶劣的野外环境中对通信设备进行现场测试和维护，因此完成一次测试任务往往需要调动大量人员，而且测试周期也比较长。

如果使用LXI测量测试设备直接接入测试点并在基站固定放置，再接入以太网，维护人员则只需要正确设置各个仪器的IP地址，便可以在监测中心随时调出某基站的多种测试参数，快速实现无人值守的远程监测。如果对LXI系统进行系统集成开发，可以对更多复杂的无线通信参数进行测量。

在进行基站测量时，通常需要使用符合LXI标准的频谱分析仪、矢量信号分析仪、无线通信信号源、功率计、示波器等来测量发射机平均功率、发射频率偏差、波形质量、RF总输出功率、杂散发射、频率容限等重要指标。

以测量频率容限测试为例，需要使用多台仪器协同工作，包括频谱仪、计数器、矢量信号分析仪、高精度时钟参考，如图6所示。

通过LAN连接仪器，并对测量系统进行编程。另外，频谱分析仪锁定与载波有特定关系的单频信号，利用计数器和矢量信号分析仪分析此信号。当然，在频率容限测试中，几种测试仪器必须使用非常准确的时钟来达到精确的同步。对于这点要求，LXI-A类仪器可以发挥其独特的优势——使用同步触发总线来同步多台仪器，非常简单地实现纳秒级的时钟同步。

不同基站的多种测量结果可通过互联网传输到基站维护中心局，以实现运营商对基站参数的实时监控，保证及时发现基站故障、定位故障和解决故障，提高用户满意度(见图7)。

本文小结

RIGOL LXI示波器的强大连通功能在分布式或远程控制系统中显示出独特的优势，允许不同工作地点的工程师共享测试结果。LXI正充分发挥着其强大的技术优势，未来RIGOL将推出更多的LXI仪器，以帮助工程师快速搭建复杂的测试测量平台。

作者：李长青

技术工程师

北京普源精电科技有限公司