HF-Messtechnik Vektor-Signal-Transceiver von 9 kHz bis 6 GHz für Entwicklung und Fertigung

Für die Validierung von HF-Komponenten in der Medizintechnik und im Umfeld von IoT sind High-End-Messgeräte notwendig. Hier adressiert Emerson mit einem erweiterten NI-PXI-Portfolio: Die neuen Core-VSTs bieten kalibrierte HF-Messungen zu einem Preis, der den Einsatz in der breiten Serienfertigung und frühen Validierung ermöglichen soll.

HF-Testsysteme sind keine starren Stand-alone-Geräte, sondern sie entwickeln sich hin zu modularen, softwaredefinierten Plattformen. Emerson bietet mit dem PXIe-5841 Vektorsignal-Transceiver (VST) eine Momentanbandbreite von 200 MHz und deckt damit die gängigsten Wireless-Standards ab. Außerdem können Entwickler mit dem VST dank der optimierten FPGA-Konfiguration kosteneffizient arbeiten.

Anwendungsbeispiele aus Medizintechnik und Wireless

Besonders in der Medizintechnik, wo drahtlose Kommunikation (z. B. für Wearables oder Implantate) sicherheitskritisch ist, müssen HF-Tests präzise und wiederholbar sein. Ein typischer Workflow: Ein Ingenieur entwickelt ein neues Sensormodul. Bisher gab es einen Bruch im Prozess. Im Labor wurden High-End-Geräte genutzt, in der Produktion aus Kostengründen einfachere Pass-Fail-Tester. Das führt oft zu Inkonsistenzen in den Messergebnissen.

Durch den Einsatz der Core-VSTs lässt sich dieser Prozess vereinheitlichen. Da die Geräte denselben Software-Stack (NI RFmx) nutzen, können validierte Testsequenzen eins zu eins vom Labor in die Produktion übernommen werden. Der erweiterte Frequenzbereich ab 9 kHz erlaubt zudem Tests in den Bereichen Industrie und Wissenschaft, die bisher oft zusätzliche Hardware erforderten.

Performance-Parameter für anspruchsvolle HF-Designs

Während der PXIe-5841 als Allrounder für den HF-Bereich fungiert, zeigt ein Blick in die Spezifikationen die notwendige Präzision für die moderne Validierung. Mit einem Frequenzbereich von 9 kHz bis 6 GHz deckt das Modul nicht nur die klassischen ISM-Bänder ab, sondern adressiert auch die kritischen Sub-6-GHz-Bänder aktueller Mobilfunkstandards. Für Entwickler im Bereich der Medizintechnik oder bei der Charakterisierung von Leistungsverstärkern ist die Linearität entscheidend: Der VST bietet eine exzellente Fehlervektorgröße (EVM) von etwa -49 dB (bei 3,5 GHz, 5G NR), was Laborpräzision direkt an die Fertigungslinie bringt. Dank kurzer Abstimmzeiten von unter 175 µs lassen sich zudem Testdurchläufe in der Produktion massiv beschleunigen.

Ergänzend dazu zielt der PXIe-5820 auf die Herausforderungen im Basisband ab. Mit einer komplexen I/Q-Bandbreite von bis zu 1 GHz ist er das Werkzeug der Wahl für die Charakterisierung von Transceiver-ICs oder die Simulation von Envelope-Tracking-Szenarien. Die differenziellen I/Q-Schnittstellen unterstützen eine Abtastrate von 1,25 GS/s, was selbst für zukünftige Ultrabreitband-Anwendungen (UWB) genügend Spielraum lässt. Beide Module nutzen die PXI-Express-Backplane für eine extrem rauscharme Synchronisation, was besonders bei MIMO-Setups (Multiple Input Multiple Output) zum Tragen kommt.

Modulare Architektur als Investitionsschutz

Ein entscheidender Vorteil für Systemintegratoren ist die PXI-Plattform. Die neuen Module sind nach Herstellerangaben KI-fähig. In der Praxis bedeutet das, dass die erfassten HF-Datenströme direkt auf der modularen Plattform mit Analyse-Algorithmen verknüpft werden können, um beispielsweise Trends in der Fertigungsqualität frühzeitig zu erkennen (Statistical Process Control).

Mit dem PXIe-5841 und dem PXIe-5820 wird die High-End-HF-Messtechnik demokratisiert. Für Entwickler bedeutet das eine verbesserte Testabdeckung, auch wenn Firmen weniger Geld in die Hand nehmen. (heh)

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