基于VEE的射頻模塊自動測試系統設計

王 智，陳寶林

(1.北京跟蹤與通信技術研究所，北京100094;2.河北遠東通信系統工程有限公司，河北石家莊050200)

0 引言

在傳統的測試方法下，許多測試項目需要耗費大量的人力和時間去重復測試，對于工程測試和檢驗人員來說，工作強度大，且在測試中較多人員操作及讀數會引入誤差，甚至誤操作，工作效率低。VEE作為Agilent公司開發的一種圖形化編程工具［1］，專用于測試系統和小型測試軟件編程，集成了儀器測試需要使用到的工具，并將測試程序的語句進行結構化，大大簡化了測試進程，其圖形化的編程語言使編程的結構十分清晰，便于編程者進行調試和測試［2］。自動測試系統是在計算機控制下，能自動進行測量儀器的校準、參數配置、測量、數據處理與顯示和結果輸出的系統［3］。本文設計的測試系統采用模塊化設計思想，使得程序的擴展性和移植性非常強。

1 總體設計方案

自動測試系統由硬件和軟件部分組成，硬件由計算機、儀器儀表和測試線纜等組成;軟件由 VEE編寫的控制儀器設備和數據采集的程序組成。通過運行預先編制好的控制程序，實現對儀器的自動控制和測試數據的自動存儲［4］。測試系統通過開關切換完成對射頻信號、時鐘信號和中頻信號的切換，自動控制儀器完成測試和測試結果自動存儲。測試系統具有配置參數多、精度高、測試速度快和移動方便等特點。

1.1 硬件構成及工作原理

自動測試系統的硬件組成［5］主要包括:計算機、打印機、程控電源 N6705A、信號源 N5181A、切換開關、頻譜分析儀E4440A、功率計E4418B、功分器、測試電纜、GPIB總線［6］和測試工裝等，其中儀器、開關已安裝到測試機柜內，電源線、射頻線和GPIB轉接線都已固定到機柜上，將測試工裝擺放到桌面上即可開展工作，在做環境試驗時，更能體現出測試機柜移動方便的優越性。測試系統硬件構成及連接方式如圖1所示。

圖1 射頻模塊測試系統硬件構成及連接方式

計算機和儀器間通過GPIB總線，實現對儀器的操作和控制，替代傳統的人工操作方式，最大可能地排除人為因素造成的測試測量誤差，由于可預先編制好測試程序去實現自動化測試，所以提高了測試效率［7］。

測試時計算機通過GPIB總線實現對信號源頻率、幅度的控制，對程控電源電壓和電流的設置以及發射功率時發射電流的采集，根據測試項目對信號的切換，對頻譜儀的測量模式、頻率帶寬等的設置以及數據的采集、計算等;對功率計的控制和數據采集等。測試數據將自動保存為Excel格式，輸出主要是通過與計算機相連的打印機進行打印輸出。

射頻模塊中頻、時鐘和射頻信號測試主要是通過寬帶切換開關來實現，該切換開關主要完成測試通路的選擇和濾波等功能，所以切換開關的帶寬、插入損耗、隔離度、開關速度和駐波會直接影響自動測試功能性能的實現。測試過程中已將開關和電纜在不同頻率下損耗加入到程序中，測試時不需要人工標校電纜。

測試工裝主要實現對射頻模塊的供電、控制，射頻模塊的中頻和時鐘信號的輸出等功能。

射頻模塊發射時的功率＞39 dBm，所以在接入頻譜儀前，必須加30 dB衰減器，以防燒毀儀器。該測試系統還可測試導航接收機中的混頻器單元，混頻器的發射功率為(5.0±1)dBm，所以測試混頻器時可將混頻器輸出直接接到頻譜儀。

1.2 自動化測試平臺的軟件實現

射頻模塊測試系統軟件是在VEE8.5版本下開發的，需在計算機中裝有Winxp、VEE8.5和I/O Libraries 15.5環境下運行該軟件。程序執行時會自動設置儀器，對儀器的控制通過設置多條 I/O Transaction命令順序執行。指令的編寫需要依據儀器的編程手冊提供的儀器指令，每條指令對應不同的儀器操作步驟，根據儀器指令可以簡單而快速地編寫自動測試程序［8］。

自動化測試控制的關鍵點和難點在于既要保證系統的自動化運行又要保證系統的穩定可靠，在系統設計過程中加入了異常捕獲機制，對可能出現的狀況都作出了正確的處理，否則系統在自動運行過程當中就可能出現錯誤。

自動測試軟件是整個測試系統的核心，能夠根據不同的測試對象類型建立測試通道和控制儀器完成相應的功能。測試時操作人員首先選擇被測對象，填寫必要的測試信息，然后根據需要測試的項目進入自動測試流程，測試結果會自動生成并保存。

測試系統采用模塊化的設計思想，每個模塊實現1項或多項測試，模塊的遠行與否取決于前面的測試項目是否選擇，通過判斷，會執行相應的功能模塊(Userobject控件)。單項試驗項目在自動化運行過程中如果遇到異常，則提示相應的錯誤信息并退出當前試驗項目進入下一個試驗項目的自動化運行。每一個單項試驗項目自動化運行結束后自動測試控制函數檢查試驗項目列表指針是否為列表尾，如果不為試驗項目列表尾則讀取下一個試驗項目開始下一項目的單項試驗項目的自動化運行，如果試驗項目列表指針指向列表尾則表示所有試驗項目測試已經完成，測試任務的自動化運行完成。采用模塊化設計的好處是當功能增加時，可在下面添加測試項目和模塊，不會影響前面的程序。測試時可以選擇單項性能測試，也可選擇所有測試項目測試，根據測試項目的進展實時顯示該測試項的結果，測試完成后，將相應測試項結果存儲到相應的測試表格。測試完1臺會給出相應的更換設備繼續測試或退出的提示。射頻模塊自動化測試系統運行流程如圖2所示。

圖2 射頻模塊自動化測試系統運行流程

射頻模塊自動化流程圖中試驗項目自動化運行主要由以下幾部分組成:

①測試的初始化。測試的初始化包括測試儀器的選擇，儀器的參數配置，啟動相應的設備以及Excel表格的設置等。

②測試過程的控制。測試過程的控制主要包括對儀器、設備的控制，測試項目的選擇，時間間隔的控制以及測試過程中異常的處理，并會給出相應的提示等。

③測試數據的顯示與存儲。測試數據的顯示與存儲主要包括測試數據的實時顯示、測試數據標準值的比較、測試數據的分析和測試數據的自動存儲等。

2 實際應用

打開VEE生成的可執行文件VXE后，可看到該自動測試系統界面如圖3所示，點擊“程序使用須知”按鈕，可看到使用該測試程序的注意事項和使用說明。在射頻模塊的測試過程中，搭建好自動測試硬件平臺后，運行射頻模塊自動測試軟件，點擊“開始測試”按鈕，會彈出讓您輸入產品編號對話框，根據復選框選擇測試項目，對射頻模塊進行自動測試。一臺測試完畢后，會出現“請更換射頻模塊”的提示，更換完成后點擊“開始測試”按鈕開始下一臺的測試，若選擇退出，則點擊“保存退出”對話框。測試數據會以xls格式進行存儲，并且可以更改存儲的文件名和路徑，若不更改，會以默認的路徑和文件名進行存儲。點擊“保存退出”按鈕退出該測試系統。

圖3 射頻模塊自動測試系統界面

本測試已將各路鏈路損耗(射頻、中頻和時鐘)修正值寫入程序中，經多次測試與比對，測試結果和手動測試結果非常相近。測試11項指標，自動測試用時約2 min，大大提高了測試速度，且不需人工操作任何儀器設備。更換射頻模塊非常簡單，只需要2個盲插頭和1個8芯直插頭。

3 數據存儲結果分析

為了驗證測試結果的準確性、可靠性，選擇了多臺射頻模塊進行了相關試驗，對自動存儲結果與實際手動測試結果進行了比對，因篇幅限制下表為抽取1臺射頻模塊連續測試5次的測試數據，該表抽取了幾項指標進行比對，自動測試結果和手動測試結果如表1和表2所示。

表1 射頻模塊自動測試結果表格

表2 射頻模塊手動測試結果表格

通過對測試結果分析可以看出，自動測試結果的精度非常高，所產生的誤差主要是儀器自身跳變所引起，該程序只是將儀器上的數據采集過來進行了存儲、處理，并且該程序可以重復測試多臺設備，避免了人工重復操作儀器設備。手動測試1臺設備的時間約12 min，而使用該測試系統，約2 min就可以完成測試，并且會將測試結果自動存儲到Excel表格中，不需要人工記錄數據，大大提高了測試的效率。

4 結束語

射頻模塊測試是導航接收機研制、生產中必不可少的工作，測試內容復雜，記錄數據量大，迫切需要測試的自動化［9，10］。該測試程序是在測試人員對射頻模塊和測試儀器了解有限的情況下，仍能快速準確地實現對射頻模塊的自動測試，經實踐取得了良好的效果，極大地減輕了測試工程師的測試負擔。該程序不僅可以用于射頻模塊的測試，還可用于混頻器的測試。在大批量用戶機生產過程中，使用該程序測試射頻模塊，更能體現出自動測試的優越性。隨著科學技術的發展，自動測試技術將更多地應用到科研生產中。

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