圖2：不同頻率下的相位一致性。

在實(shí)際的MIMO測(cè)試系統(tǒng)中，無(wú)線電硬件應(yīng)能夠跨多個(gè)通道采集和生成相位相干和相位對(duì)準(zhǔn)的信號(hào)。許多現(xiàn)代電子戰(zhàn)系統(tǒng)利用多通道相位相干系統(tǒng)執(zhí)行無(wú)源雷達(dá)系統(tǒng)的測(cè)向等任務(wù)，或在抗干擾通信中提供多徑冗余。例如，相控陣?yán)走_(dá)使用數(shù)百個(gè)相位相干的發(fā)射/接收（Tx / Rx）模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)快速電子束轉(zhuǎn)向，通過(guò)改變饋送組件的相應(yīng)信號(hào)的相對(duì)相位，使有效輻射圖的陣列在期望的方向上被增強(qiáng)，在不期望的方向上被抑制。

合成孔徑干涉雷達(dá)（InSAR）等地理定位系統(tǒng)采用若干相位相干接收機(jī)，通過(guò)精確地定位發(fā)射或反射信號(hào)的位置來(lái)檢測(cè)地震和洪水等事件的位置。除了設(shè)計(jì)的復(fù)雜性增加外，多通道相位相干系統(tǒng)中緊密同步和精細(xì)對(duì)準(zhǔn)也是國(guó)防與航空航天行業(yè)的嚴(yán)苛測(cè)試要求之一。

構(gòu)建多通道相位相干系統(tǒng)的測(cè)試系統(tǒng)的主要難題是相干信號(hào)的相位對(duì)準(zhǔn)。此外，系統(tǒng)需要能夠在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)維持相位一致性和對(duì)準(zhǔn)。然而，由于溫度、熱膨脹、電纜長(zhǎng)度不匹配、不相關(guān)相位噪聲、ADC采樣時(shí)鐘、相位噪聲和量化噪聲等的影響，相位會(huì)發(fā)生漂移。在微波頻率下，電纜長(zhǎng)度、放大器和濾波器之間的細(xì)微差異甚至也會(huì)導(dǎo)延遲或相移，從而破壞原有的關(guān)系。
對(duì)于多信道設(shè)計(jì)工程師來(lái)說(shuō)，組件的相位穩(wěn)定性、非線性AM/PM效應(yīng)和群延遲變化都會(huì)引起相位失配。測(cè)向和波束賦形相關(guān)的許多應(yīng)用要求通道之間的相位關(guān)系保持恒定，相位漂移不超過(guò)1°。

測(cè)試多通道相位相干系統(tǒng)

以下部分將討論使用模塊化軟件設(shè)計(jì)的儀器方法來(lái)應(yīng)對(duì)多通道相位相干系統(tǒng)測(cè)試系統(tǒng)開(kāi)發(fā)挑戰(zhàn)的技術(shù)。多通道系統(tǒng)面臨的第一個(gè)挑戰(zhàn)是通過(guò)創(chuàng)建一致且可靠的觸發(fā)機(jī)制來(lái)確保所有通道同時(shí)開(kāi)始采集或生成數(shù)據(jù)。通常，通道之間的對(duì)準(zhǔn)要求時(shí)間差小于1ns，而在實(shí)際應(yīng)用中，布線往往成為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的障礙。測(cè)試系統(tǒng)中的長(zhǎng)電纜使得觸發(fā)時(shí)間需要加上較長(zhǎng)的傳播時(shí)間，每米同軸電纜的傳播時(shí)間約5ns，因而需要簡(jiǎn)化觸發(fā)器分配。

鑒于由偏移和抖動(dòng)引起的延遲和時(shí)序不確定性，分配必要的時(shí)鐘和觸發(fā)來(lái)實(shí)現(xiàn)多設(shè)備同步并非易事。而基于PXI的模塊化儀器平臺(tái)就非常適合用來(lái)應(yīng)對(duì)這些復(fù)雜性。PXI架構(gòu)允許設(shè)計(jì)人員利用PXI的獨(dú)特功能來(lái)實(shí)現(xiàn)高級(jí)多設(shè)備同步，例如觸發(fā)總線、星型觸發(fā)器和公共系統(tǒng)參考時(shí)鐘。
一種同步方法是NI-TClk，該技術(shù)使用另一個(gè)時(shí)鐘域來(lái)實(shí)現(xiàn)采樣時(shí)鐘的對(duì)準(zhǔn)以及觸發(fā)器的分配和接收3。多通道相位相干測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)人員可以使用這種方法將一開(kāi)始沒(méi)對(duì)準(zhǔn)但鎖相至公共參考時(shí)鐘的采樣時(shí)鐘進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)各個(gè)設(shè)備的準(zhǔn)確同步觸發(fā)。

圖3顯示了基于八個(gè)矢量信號(hào)收發(fā)器（VST）的8 x 8 MIMO配置，每個(gè)VST能夠在單個(gè)18槽機(jī)箱中生成和采集1 GHz瞬時(shí)RF帶寬信號(hào)，并使用NI TClk和一個(gè)共享的PXI參考時(shí)鐘實(shí)現(xiàn)偏斜低于500 ps的緊密同步。