射頻通信測試儀自動檢測系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

舒巒

摘要：射頻通信測試儀是由信號發(fā)生器、射頻分析儀、音頻發(fā)生器、音頻分析儀等構(gòu)成的綜合性測試儀器。由于其集成度高，節(jié)約成本，廣泛應(yīng)用于廣播電視、家用電器等電子行業(yè)的生產(chǎn)及監(jiān)測。射頻通信測試儀測量結(jié)果的準(zhǔn)確程度直接關(guān)系到上述領(lǐng)域的產(chǎn)品質(zhì)量，由于目前常用的多參數(shù)人工手動檢測方式效率較低，而且容易出錯，本文設(shè)計(jì)了射頻通信測試儀自動檢測系統(tǒng)，測試結(jié)果表明，該系統(tǒng)較好地解決了人工手動檢測方式存在的問題。

關(guān)鍵詞：射頻通信；測試儀；自動檢測；系統(tǒng)

1構(gòu)成自動檢測系統(tǒng)中的硬件情況分析

所研究的測試儀的構(gòu)成主要應(yīng)該包括對音頻實(shí)現(xiàn)分析的模塊、能夠發(fā)出信號的模塊、可以發(fā)出音頻信號的模塊、有效計(jì)算頻率的模塊、控制外部狀況的模塊以及操作箱模塊等。因此，該測試儀除了具備自動檢測的功能，同時也具備音頻分析儀、音頻的信號發(fā)生儀器以及AM/FM信號發(fā)生儀器的相關(guān)功能。在生產(chǎn)流程中需要進(jìn)行監(jiān)測的有效參數(shù)和該測試儀產(chǎn)生的功能息息相關(guān)，具體包含如下幾個方面：相關(guān)信號發(fā)生器的電壓和頻率、交流電壓、失真度、AM/FM信號的發(fā)生器的絕對電平、相對電平以及解調(diào)失真、諧波等。依據(jù)《信號發(fā)生器》JJG173-2003中的鑒定規(guī)則和程序以及《音頻分析儀校準(zhǔn)規(guī)范》JJF1395-2013中提出的自動檢測的相關(guān)方法，所提供的系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)器指標(biāo)要3倍以上高于測試儀，對于檢測技術(shù)非常滿足。

這一系統(tǒng)中主要的硬件構(gòu)成具體包括電子計(jì)算機(jī)、多元化音頻功能校準(zhǔn)器（9100A）、測量接收儀器（FSMR）、失真度測量儀檢定裝置（DS-1B2）、銣原子的標(biāo)準(zhǔn)頻率（PM6681R）、打印機(jī)以及多用數(shù)字表（2000）等等構(gòu)成。因此在設(shè)計(jì)中需要用到的標(biāo)準(zhǔn)器數(shù)量十分多，所需要運(yùn)用的接口總線樣式也比較多，具有USB總線以及GPIB總線等等，而測試儀上的接口型號是RS232型號的總線接口，無論是在互操作性還是兼容性、易用性方面都使得自動檢測的難度大大提升。因?yàn)榉N種原因，必須通過VISA庫進(jìn)行I/O接口層的開發(fā)系統(tǒng)建立，設(shè)計(jì)出能夠滿足電子儀器共同使用的接口，增強(qiáng)系統(tǒng)對于硬件多種接口的兼容性，讓接口儀器可以直接跟計(jì)算機(jī)互通信息，使得所建立的測試系統(tǒng)具有更加便捷的硬件平臺，在設(shè)計(jì)中能夠?qū)崿F(xiàn)較高的通用性。

2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

2.1軟件的總體框架

軟件的總體框架是整個自動測試系統(tǒng)的核心，也是系統(tǒng)的主要組成部分。自動測試系統(tǒng)有兩種基本的軟件體系結(jié)構(gòu)：層次結(jié)構(gòu)和Server/Client結(jié)構(gòu)。由于層次結(jié)構(gòu)相對比較簡單，同時也能滿足測試的需要，因此本系統(tǒng)采用層次結(jié)構(gòu)模型，每一層都建立在相應(yīng)的下一層之上，結(jié)構(gòu)清晰，軟件體系結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。

2.1.1驅(qū)動程序

儀器驅(qū)動程序是為了幫助使用者實(shí)現(xiàn)對特定儀器控制與通信的基礎(chǔ)。系統(tǒng)軟件與測試設(shè)備間的信息交互必須以測試設(shè)備的驅(qū)動程序?yàn)榛A(chǔ)，驅(qū)動程序?qū)y試設(shè)備的操作與管理，又是通過調(diào)用I/O接口軟件提供的函數(shù)庫實(shí)現(xiàn)的。儀器驅(qū)動程序基于I/O接口軟件之上，是與應(yīng)用軟件通信的中間紐帶。

2.1.2應(yīng)用軟件

應(yīng)用軟件完成系統(tǒng)控制、運(yùn)行的應(yīng)用程序，由顯示模塊、控制模塊及數(shù)據(jù)分析處理模塊等構(gòu)成，同時利用了計(jì)算機(jī)豐富的數(shù)據(jù)分析與處理功能，來完成各種自動檢測任務(wù)。I/O接口軟件、儀器驅(qū)動程序、應(yīng)用軟件就自下而上構(gòu)成了自動測試系統(tǒng)的軟件體系結(jié)構(gòu)。

2.1.3I/O接口軟件

計(jì)算機(jī)要實(shí)現(xiàn)對儀器的遠(yuǎn)程控制，首先應(yīng)調(diào)用相關(guān)函數(shù)建立與儀器之間的通訊，I/O接口軟件是計(jì)算機(jī)對測試設(shè)備進(jìn)行控制和信息交互的媒介，實(shí)現(xiàn)對接口總線與儀器進(jìn)行相應(yīng)控制與測試，是自動檢測系統(tǒng)的基礎(chǔ)與核心。

2.2系統(tǒng)軟件流程

系統(tǒng)軟件流程圖如圖3所示。

測試工程師首先需要添加待測儀器的型號，然后選擇所需測試的儀器型號，設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)器及被測儀器的必要信息（如GPIB地址）、獲取儀器的串口信息。如果搜索到的儀器與設(shè)置的參數(shù)不一致，或者GPIB地址有沖突，那么后面的測試程序?qū)o法進(jìn)行，在這種情況下，只有改變儀器設(shè)置并重新搜索儀器，系統(tǒng)才能繼續(xù)運(yùn)行。這些信息成功獲取后，便可以通過相應(yīng)測試項(xiàng)目來啟動測試，執(zhí)行測試過程。測試完成后把數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)顯示框中，最后生成報(bào)告。系統(tǒng)軟件運(yùn)行流程如下：系統(tǒng)登錄初始化；設(shè)置被測儀器的相關(guān)信息；選擇標(biāo)準(zhǔn)器并搜索在線儀器；檢查設(shè)備狀態(tài)是否正常；進(jìn)行測試；測試完畢并正常證書。

2.3系統(tǒng)軟件模塊設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)是在Windows7環(huán)境下采用C#語言開發(fā)的，編譯程序易于維護(hù)，便于日后完善和升級。C#在儀器程控方面以及程序調(diào)用和擴(kuò)展方面有著出色的執(zhí)行能力，結(jié)合VISA庫開發(fā)電子儀器通用接口作為軟件接口層，實(shí)現(xiàn)控制PC與儀器間的通信，完成測試儀的自動檢測。

系統(tǒng)主要分四個模塊：功能控制模塊、儀器接口模塊、信息錄入模塊、生成證書模塊。

2.3.1儀器接口模塊

儀器接口模塊負(fù)責(zé)系統(tǒng)內(nèi)的通訊，使用VISA函數(shù)庫中的函數(shù)作為I/O接口軟件進(jìn)行測試設(shè)備的控制操作，利用VISA函數(shù)庫的特性，不但兼容不同接口類型或網(wǎng)絡(luò)機(jī)制，而且對不同接口類型連接的儀器的操作類型或函數(shù)是一致的，解決了使用多種接口總線所帶來的問題。

2.3.2信息錄入模塊

信息錄入模塊是測試系統(tǒng)與測試工程師進(jìn)行信息交互的窗口，負(fù)責(zé)完成測試項(xiàng)目和測量標(biāo)準(zhǔn)器的選擇、儀器狀態(tài)確認(rèn)、被檢設(shè)備信息錄入等功能。

2.3.3證書生成模塊

證書生成模塊負(fù)責(zé)把測試所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存并生成規(guī)定格式的技術(shù)報(bào)告。它調(diào)用信息錄入模塊中已保存到數(shù)據(jù)庫中的信息和最終檢測結(jié)果，同時調(diào)用測試前編輯好的word模板，生成檢測報(bào)告。

3不足與展望

本系統(tǒng)現(xiàn)已投入使用，運(yùn)行穩(wěn)定，但是系統(tǒng)本身仍有不足之處?，F(xiàn)在保存數(shù)據(jù)時使用的是txt文本，從編程角度可能更簡單，但是若需要數(shù)據(jù)回訪時，txt文本則不能很好的勝任，我們計(jì)劃接下來用Access數(shù)據(jù)庫保存數(shù)據(jù)，既能夠存儲，又能隨時回訪。下一階段我們將對系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，使得音頻輸入部分的檢測更加規(guī)范化。本系統(tǒng)是以WCDMA數(shù)字移動通信綜合測試儀為例開發(fā)的，實(shí)際上，不同制式的數(shù)字移動通信綜合測試儀的基本組合、原理和檢測方法大同小異，我們計(jì)劃以后將系統(tǒng)推廣到其他制式，包括GSM、TD-SCDMA、CD-MA、TD-LET等，使其能夠適應(yīng)各類數(shù)字移動通信綜合測試儀的檢測工作。

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