作者:David A. Hall，美国国家仪器公司高级产品经理，Sherry Hess, AWR, A National Instruments Co.
测试仪器正在发生根本性的变化——电子设计自动化软件和测试平台软件之间的界限正在变得模糊。其结果是更快的设计过程。
在射频和微波产品设计流程中，将仿真软件和测量硬件相结合的概念长期以来一直是人们渴望的，但难以实现的目标。理论上，合并设计和测试过程的想法应该提供明显的好处，比如更短的上市时间。然而，在实践中，允许工程师从初始设计到生产测试使用通用工具集的技术才刚刚出现。
图1所示。的V形图说明集成设计和测试过程的实践
多年来，v型图一直被用来说明在具有高度复杂产品的工业中设计和测试的集成，特别是在汽车和航空航天/国防应用。
在这些行业中，最终产品是一个高度复杂的系统的系统，v -图的左边被认为是设计，右边代表测试。
v型图背后的思想是，在整个系统开发完成之前，通过开始测试和验证子系统，可以获得更高的效率。虽然并行设计和测试方法的使用在具有高度复杂产品的行业中很常见，但是集成设计和测试过程的实践现在在其他行业也变得流行起来。
为什么结合模拟和测量？
考虑这样一个场景:一个工程师(或工程团队)被分配到一个新项目，该项目需要设计一些下一代高性能器件(IC、PCB、模块或通信系统)。这个过程的第一步是工程师启动他的电子设计自动化(EDA)软件(加载先前/类似的设计或从空白示意图开始)，并依赖它作为建模和优化新设计性能的主要工具。一般意义上，EDA软件工具用于在制造之前构建和验证虚拟样机的性能。这类软件在原理图和布局层对虚拟产品的行为进行建模。在模拟世界中，设计的变化可以快速而廉价地实现。通过模拟和它预测的行为，工程师可以调整和优化性能，以满足规格(如尺寸、成本、频率、效率)。例如，如果工程师正在设计一个射频功率放大器，他将在EDA环境中进行设计，并在该环境中使用仿真引擎不仅预测射频性能指标，如增益、1dB压缩点、和三阶截距(IP3)——但也要改变布局和材料的物理属性，以调整和优化性能。
一旦设计在虚拟世界中得到了很好的验证，下一步就是构建产品的物理原型，并用真实的仪器进行测试。同样，用户可能会测量实际增益和1dB压缩点，但他也会执行更复杂的测量。例如，如果他的功率放大器是为LTE蜂窝手机设计的，他还会考虑LTE特有的特性，如误差矢量大小(EVM)和相邻信道功率(ACP)。
虽然上述过程是典型的设计流程，但是可以更有效。例如，所描述的工程师必须将模拟结果与测量的指标相关联，该过程需要他理解他的仿真工具和测试设备如何执行它们各自测量的习惯细节。
图2。EDA与测试台架构的比较。
合并模拟和测试
通过如何在产品开发流程中使用EDA软件和测试设备时如何使用EDA软件和测试设备的背景，让我们来看看EDA和测试软件环境之间的新连接如何提高设计过程的效率。有效地，我们可以将EDA软件环境摘要作为一种实用程序，它使用数学模型来基于DUT的输入来预测被测设备的输出（DUT）。由于我们的示例产品是RF功率放大器，因此“输出”是电压，但将作为输入功率和频率的函数测量为输出功率。
相比之下，测量过程与EDA世界中虚拟产品的测量方法有几个明显的相似之处。例如，就像EDA软件测量和报告DUT的虚拟输出一样，仪器也用于捕获物理世界中的类似数据。因此，提高开发过程效率的一个明显的机会是重用测试设备的测量算法，例如，在设计流程过程的早期。
从历史上看，设计过程早期从测试设备的测量算法重用几乎是不可能的。几十年前，设计用于测试无线设备的第一个乐器是完全独立的盒子，缺乏任何事情，以便做任何事情，以便表现得像乐器。
今天，首选的检测体系结构正在从根本上发生变化。与固定功能的仪器相比，今天的软件定义的仪器通常使用基于pc的体系结构。同时，今天的EDA软件环境能够增加与软件环境(如NI LabVIEW)的连接。例如，AWR的Visual System Simulator (VSS)软件的一个新特性是图上的一个节点，它使用户能够与LabVIEW图交换数据。
这种连接性表明EDA和测试平台软件环境之间的界限是如何模糊的。回到放大器的例子，回顾一下最终设计标准(EVM和ACP)在历史上是在物理设备而不是虚拟设备上测量的。然而，增加EDA和测试软件环境之间的连接性可以为您提供更广泛的测量范围。
图3。虚拟仪器测量算法可以直接导入到系统图中。
图3显示了一个用于测试LTE射频功率放大器的示例系统图。图由三个块组成，其中两个被配置为与LabVIEW对话。在第一个块中，底层代码创建一个LTE波形，用于刺激pa有效地作为虚拟源。在下一个VSS块中，源信号通过放大器，既被放大又被扭曲。第二个模块作为虚拟dut运行，其行为由EDA环境中固有的数学模型预测。最后，DUT的输出被传递到测量块中。在本模块中，对放大/失真的LTE信号采用LTE解调和测量算法。从这个区块，我们可以确定特定lte的测量结果，如EVM和ACP。
EDA与测试环境之间的连接允许在模拟和测试过程之间共享测量算法。正事实证明，图3中所示的测量算法与与PXI RF信号分析仪结合使用的LTE算法相同。虽然这似乎是微不足道的，但考虑新兴的无线标准如3GPP LTE的复杂性。由于算法复杂性以及随着各种测量设置，可以使关联测量困难 - 即使在RF信号分析仪之间 - 在初始设计中重用相同的算法和最终测试是一个显着的好处。由于算法重用，工程师可以更加紧密地关联模拟，并使用测量结果进行仿真，并且第一次更具信心地实现正确的产品设计。在图4中，LabVIEW测量块的前面板将具有物理放大器原型的示例虚拟DUT的测量值进行比较。结果几乎相同。
图4。仿真的EDA测量结果与实际测量结果进行了比较。
通过这种方式，工程师可以并排比较EVM和ACP等度量，提供更丰富的数据，最终使它们能够提高其仿真技术。
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