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Albim (不要问我为什么)
2013-04-12 20:59:00超过半个世纪以来，摩尔定律(Moore’s Law)不仅提高了电子产品的效能，同时也降低其
成本。行动装置的开发速度与普及状况即反映了摩尔定律，预计 2011到2017年的年复合
成长率(CAGR)会是 24.9% (ovum.com，2012 年 5 月 3 日)。此趋势不仅明显促进了消费
型电子的硅制程开发，也驱动了必要功能的讯号处理作业。
站在测试与量测的立场来看，传统的箱型仪器无法以符合预算的有效方式满足此成长需求
。由于效能规定非常严苛，设计仪器必须仰赖更多独立的设计方式。尽管箱型仪器可透过
这种设计方式提高稳定性与准确度，却无法运用“整合”优势，因此不但成本偏高、设计
过于复杂，也无法赶上待测装置固有的变化速度。
以下三种趋势可让 RF 仪器满足摩尔定律， RF 仪器使用者也能因此受益：进阶 CMOS 技
术、提高 FPGA 使用率、透过模组化机型打造最佳设计。
CMOS 技术改良
就传统的 RF 测试设备设计而言，讯号操作功能主要是透过类比方式所进行的。也就是说
，必须开发复杂的大型类比系统，才能够放大、过滤、混合、操作电子讯号，同时还要处
理各种物理现象，例如非线性、噪声、偶合、干扰、功率损耗等。所以必须大量投资开发
工程师，工程师本身也要非常专精，仪器价格才会那么昂贵。
另一个替代方案是数位方式，不但能减少类比讯号处理的工作量，还可以降低成本、提高
设计弹性。这样一来就必须采用更好的资料转换器，提高频宽与线性效能的同时，还能够
减少噪声。
美商亚德诺(ADI)曾在《2011 年资料转换趋势(2011 Trends in Data Conversion)》一文
中指出：“无线通讯市场依然是资料转换器效能、功率效能、计算整合的关键动力之一…
就此市场而言，高速转换器的未来发展明显取决于更低的耗电量、更高的取样率、更多可
用频宽、更高的中频等因素。”
ADI 类比技术副总 David Robertson也表示：“数位革命并不会把类比讯号处理需求消灭
殆尽。事实上正好相反：数位世界仍会急速扩张，类比与混合讯号功能的数量、效能、多
样性等都会继续成长。保持不变的是，‘多’(功能、频宽、动态范围) 与‘少’(成本、
体积、耗电量) 之间的平衡挑战仍然是科技进步的动力。 ”
近期的 RF 仪器整合了最新的通讯基础架构资料转换器、Zero-IF 调变器与解调变器。相
较于传统架构，这种架构具有低成本、低耗电量、高选择性等优点，因此极适合用来测试
最新的无线与行动连线标准，例如 802.11ac 和 LTE。
提高仪器的 FPGA 使用率
FPGA 不仅可用来处理/操作资料，也可用于数位讯号处理(Digital Signal Processing，
DSP)。 DSP 的不同之处在于类比讯号会透过资料转换器从类比转为数位，接着使用者必
须透过数位方式来操作讯号。如果测试设备采用功能强大且可设定的 FPGA 架构数位讯号
处理器，好处多不胜数。
首先，FPGA 具有平行特性，可同时执行多项复杂的数学运算作业，不需使用主机处理器
。数位讯号处理器可以把大量的资料纪录转换为好管理的资讯区块，以便透过网络操作或
储存资讯。FPGA 架构测试设备采用 DSP 还有一个好处，那就是重新设定功能；换句话说
，单一硬件可用于多种测试应用，无论是目前或未来的标准测试皆可。
软件定义的仪器还有助于开发客制化应用，也可针对最新的测试应用来更新装置。到头来
反而是 FPGA 快速发展促进了软件定义的测试作业，此发展甚至超越处理器的改良速度。
EEJournal 指出，FPGA 对数位讯号处理器、传统处理器、甚至是图形处理器的冲击非同
小可，无论是单一装置的原始处理效能，还是耗电量等方面都一样 (“Supercomputing
Today, Tomorrow, Whenever,” 2011 年 11 月 15 日, eejournal.com)。
FPGA 的强大威力可降低 RF 测试设备的成本与体积，同时让 RF 效能符合大量的 RF 测
试需求。使用 FPGA 的好处还包含大幅缩短测试时间。高通创锐讯(Qualcomm Atheros)同
步化 NI向量讯号收发器(VST)的内建 FPGA 与仪器内 RF前端装置的数位控制时序，比之
前的 PXI 解决方案少了20倍的测试时间，相较于传统仪器的原有解决方案则是少了200倍
的时间。
模组化机型：PXI
如要建置自动化测试系统以检验最新电子装置的效能与品质，就必须运用精巧稳定的机型
，同时结合仪器、资料总线、处理功能、资料储存等项目。NI 在 1997 年推出的 PXI
不但能够满足这些需求，还可以根据摩尔定律进行扩充。
比如说，于 1998 年首次卖出的 PXI 系统搭载了 Pentium MMX 233 MHz 处理器与高达
128 MB 的 RAM 内存，现在的 PXI 系统则是搭载四核心 Intel Core i7-3610QE 2.3
GHz 处理器与高达 16 GB 的 RAM 内存；这代表相同机型的 GFLOPS 处理效能至少增加
了 134 倍。
前文提到行动市场扩张，这也暗示了该市场会迅速采用新的无线标准，例如 IEEE
802.11 ac 与 LTE。为了满足不断变化/越来越多的测试需求，测试设备厂商一向爱用
PXI 机型来设计 RF 测试解决方案。近期推出的 PXI 产品包含向量网络分析器 (VNA)、
向量讯号分析器 (VSA) 与向量讯号产生器(VSG) 等，Aeroflex、Agilent、NI 等厂商也
都投入了这个战场。
由于PXI机型的功率(每插槽将近30瓦)与体积(Eurocard 格式) 有限，必须采用最新的资
料转换器与 FPGA 技术才能保有竞争力，进而成为一种有效的商用工具，让 RF 工程师享
受这种种好处。
2013 年之后的摩尔定律
Intel 估计，以摩尔定律为基础的运算效能会继续发展至少10年以上。此趋势不只明显促
进了消费型电子的 CMOS 与 FPGA 制程开发，也驱动了新一代 RF 测试设备的改良。我们
很可能会面临到消费型电子装置快速成长而带来其他的技术应用，这种情况或许会颠覆新
一代 RF 测试解决方案的成本、体积与测试效能。
重大的 CMOS 与 FPGA 制程开发，再加上模组化机型的持续改良，都会颠覆新一代 RF 测
试解决方案的成本、体积与测试效能。
http://www.eettaiwan.com/ART_8800683762_480402_NT_3c8c8587.HTM
结语: 学类比、数位、RF出来不怕没工作!!!!!!!!XD