NI第三代超宽带软件化的矢量信号收发仪——VST3
2025-01-13
近期通信、雷达、对抗和复杂电磁环境的研究者们迎来了重量级的新产品：NI第三代超宽带矢量信号收发仪——VST3。VST3具备仪器级的高精度，同时又支持深度的软件化，并具备从P波段到Ku波段的射频收发能力、2GHz超大带宽、大规模板载FPGA、MIMO扩展能力等，使得通信、雷达以及对抗等领域的应用系统的构建能力提升到了新的高度。
那么，VST3如何使得雷达、通信以及对抗等领域的应用系统的构建能力提升到了新的高度，与它的以下性能有关：
1、杰出的射频性能
超低相位噪声是对雷达和雷达测试设备的一个普遍要求，对于利用多普勒频移信息的实现速度测量、利用脉冲压缩实现精确距离测量的雷达而言，精确测量相位变化时必须保持非常低的相位噪声。VST3低至-142dBc/Hz（0.9GHz，100kHz偏移）的相位噪声，无疑是最佳选择。同样，低至±0.45dB（2GHz BW）的带内平坦度和±0.4dB（典型值）幅度精度也大幅提高了雷达接收机的信号测量精度。
2、超高瞬时分析带宽
无论是卫星通信、雷达测试，还是电子对抗和复杂电磁环境等先进射频应用，无不需要越来越高的峰值数据速率和成像分辨率，因而亟需更宽的信号带宽。VST3除了具备50MHz~23GHz的频率范围，同时也具备2GHz的超大瞬时带宽，完全满足诸如现代通信和雷达系统因频率捷变或宽带信号而需超宽带收发机的需求。
3、灵活构建多通道相参收发
VST3利用PXI固有的定时和同步功能，为多输入多输出（MIMO）等应用提供亚纳秒级同步。同时因其具备独立的射频输入/输出本振链路（LO），多台VST3之间的同步可以完全相位相干，就像一台仪器一样。由于VST3紧凑的外形，在单个18槽PXIe机箱中实现4收4发。此外，PXI系统还可以使用MXI集成额外的机箱，从而进一步扩展系统。
4、用户可自定义开发的大容量FPGA
VST3包含大容量的可用户编程的Xilinx KU085 FPGA，使研究者可通过自定义FPGA来设计针对特定应用的增强功能。这些功能可以使用LabVIEW FPGA和VIVADO进行联合开发，以实现快速测量、闭环仿真和复杂的算法原型。
5、支持多种高速数据传输方式
VST3因其采用×8 Gen3 PCI Express架构和P2P数据流高速传输技术，通过背板与其他模块进行高至1GHz带宽数据通信。同时也可以基于前面板MGT串行接口实现2GHz带宽I/Q数据外部收发。
6、尺寸紧凑
VST3将高带宽矢量信号发生器和矢量信号分析仪、用户可编程FPGA和高速串行接口组合在单个PXI模块上，仅占用4个PXI槽位，不仅可以实现标准的频谱仪和信号源功能，还能够轻松构建复杂电磁信号环境，实现高速率通信、频谱监测、实时侦察与对抗仿真等，完全满足各种通信和雷达高级应用的严苛挑战。
7、如何构建多功能、可重构、易扩展的柔性雷达通信测试仿真平台？
NI VST3的强大性能提供了一个理想的平台来为研究者的创新助力，但先进射频应用需要极为复杂嵌入式IP和桌面应用软件配合才能实现，而实现这些软件对于专精于某一领域的科研工作者来说无疑是一个重大挑战。立思方的弦丰®软件套件构建的多功能、可重构、易扩展的柔性雷达通信测试仿真平台，实现了单机设备仿真、系统半实物仿真、复杂电磁环境构设、频谱侦收分析等功能，为通信和雷达系统的方案论证、技术研究、系统研制、试验验证和使用训练等全生命周期提供技术和平台支撑。
柔性雷达通信测试仿真平台采用了“软件化”的设计方式，在标准的模块化硬件设备的基础上，利用软件IP重构和升级硬件的能力，让每台设备都可以“变身”为不同的模拟装备。多台设备更可以协同工作构建复杂的电子系统体系半实物仿真，这一个特点可以让用户“渐进式”搭建极为复杂的验证系统，给用户带来了巨大的建设灵活性。同时，用户也可以利用这个仿真试验平台提供开放的设备和软件API接口，基于MATLAB、C/C++、Python等开发语言进行自定义功能开发，实现从算法设计到外场试验的一系列仿真验证，也为未来不断更迭的技术需求奠定了基础。
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