射頻全自動化測試系統的設計與實現

摘 要：傳統的射頻測試系統存在很多的缺陷，如測試流程繁瑣、靈活性差、資源浪費問題嚴重等，使射頻測試效率受到了影響。隨著自動化技術的發展，它開始應用在射頻測試系統中，這有利于實現自動測試，從而降低人力的投入，并可根據實際需要進行自動切換，能有效提高資源利用率、降低測試成本、保障測試效果。對此，本文對射頻全自動化測試系統的設計與實現進行了分析，并提出了有效的建議，以期為相關人員提供有益的參考。

關鍵詞：射頻測試系統；全自動化；系統設計

中圖分類號：TN929.5 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2018）07-0055-03

Abstract：There are many defects in the traditional RF test system，such as tedious test process，poor flexibility，serious waste of resources and so on，which make the efficiency of radio frequency testing have been affected. With the development of automation technology，it is used in the radio frequency testing system，which is beneficial to automatic testing，thus reducing manpower input，and can automatically switch according to the actual needs. It can effectively improve the utilization of resources，reduce the cost of testing，and ensure the effect of testing. In this regard，the design and implementation of the RF full automation test system are analyzed and effective suggestions are put forward to provide useful reference for the relevant personnel.

Keywords：RF test system；full automation；system design

0 引 言

在終端測試工作中，射頻測試是非常重要的內容，對測試結果會產生重要的影響。目前，我國在設計射頻指標時需要應用測試儀表，并通過人工進行處理并記錄。這種方式的測試效率比較低，測試精準性差。為了解決這些問題，開始將全自動化技術應用在射頻測試系統中，并與USB開關技術等進行結合，可在無人狀態下進行自動測試，具有良好的應用價值。

1 射頻全自動化測試概況

目前，現有的射頻全自動化測試系統，主要由待測終端、射頻線纜、儀表、工控機等組成。在進行射頻測試工作時，根據不同的需要合理選擇測試方案。例如，第一，單終端自動測試，其具體工作流程為：當進行測試時，需要將待測終端與綜測儀表通過射頻線纜連接在一起，這樣有利于獲得相應的數據信息。同時還要利用控制總線，將綜測儀表與工控機連接起來，在這種情況下，可在工控機中顯示各項射頻數據及測試結果，便于進行分析。這種測試方式存在很多缺點，整個測控流程需要人工監控，并根據需要更換測試終端，測試效率比較低。為了解決這一問題，可在測試流程中增設自動化機械手臂代替人工操作，但機械手臂的成本比較高，且需要根據終端的實際情況進行調整，尤其是在終端數量比較多時，很難保障測試效率和精準性；第二，多終端自動測試，該測試方式是在單終端測試方法的基礎上而發展的，需要在待測終端與綜測儀表之間增設射頻切換開關，這樣有利于自動切換射頻測試網絡，保障測試效率，控制成本，該方案如圖1所示。在進行測試時，需要對各測試終端的實際情況進行分析，合理設計參數。同時，還需要考慮1、2...N測試終端與切換開關之間的通信方式，一般可采用USB多路開關進行連接，確保通信工作順利進行[1]。

2 射頻全自動測試系統的設計與實現

2.1 開關設計

開關網絡設計是射頻全自動測試系統中的基礎內容，有利于將待測終端、綜測儀表以及工控機連接起來，以形成不同的射頻網絡，便于全自動系統進行切換等工作。因此，需要技術人員對射頻開關網絡的需求情況進行分析，明確電路的數量，從而優化設計電路，確保指令的解析效果，以合理選擇射頻通路。

2.1.1 參數設計

當對射頻開關的參數進行設計時，首先應明確其工作頻率范圍、損耗情況、阻抗特點等，這樣有利于保障參數設計質量，避免對開關網絡的運行效果造成影響。例如，開關的頻率范圍對其工作質量會造成嚴重的影響。當頻率范圍比較小時，會限制待測終端的數量，影響射頻測試效果；而頻率范圍比較大時，有利于拓展測試范圍，提高測試效率，但也會增加測試成本，因此，需要合理進行設計。同時，當開關網絡的損耗比較大時，會影響通信傳輸質量和效率，從而影響射頻測試的精準性，避免對射頻信號造成干擾。

2.1.2 電路設計

合理設計開關電路能保障系統正常運行，保障指令的接收與執行。同時，控制電路可自動對電子開關的運行狀態進行控制，從而合理選擇相應的射頻通路，以保障控制效果。另外，為了及時了解各個射頻通路的運行狀態，需要在開關上設計一些LED燈，便于進行調整。因此，在微處理器的選擇上，采用了MSP430家族系列的產品，該微處理器具有能耗低、閃存容量大、信號傳輸穩定等特點，既可以滿足射頻測試的需要，也符合節能環保的需求。其具體工作流程為：當MSP430單片機接收到上位機指令時，會自動進行解析，并將控制信號傳輸到電平轉換芯片上，從而實現電平匹配，同時將控制信號傳輸給射頻開關，促使其按照控制指令進行動作，以保障控制效果[2]。

2.2 USB開關網絡設計

目前，我國的射頻全自動化測試系統主要以多終端測試為主，能夠保障測試工作的高效性與靈活性。因此，在進行工作時，需要將多個待測終端與綜測儀表進行連接，并由上位機發送測試指令，從而對待測終端進行測試。但在多種因素的影響下，會導致待測終端與綜測儀表連接異常，無法正常傳輸數據，導致測試失敗。通常情況下，這些問題并不會在單終端測試中出現，這主要是因為某終端存在問題時，測試人員可及時進行調整，確保連接正常。多終端自測試屬于全自動化測試模式，不需要人工進行檢測，要求設備具有故障檢測等功能，有利于及時發現問題，并自動進行處理，確保射頻測試系統正常運行。

2.2.1 參數設計

USB開關網絡主要承擔待測終端與上位機之間的通信工作，其通信數據量比較小，能保障該裝置的運行效率。同時，USB開關網絡采用2.0接口，具有較強的適用性與高效性，能滿足射頻測試需求。

2.2.2 電路設計

USB開關電路同樣發揮控制作用，以控制USB的通信連接效果，若系統自動切換待測終端，需要USB通路也自動進行切換，進而測試相應的終端。同時，還要對控制電路的參數進行設置，使其具備故障處理等功能，保障系統運行效果。當對USB開關進行設計時，可共用射頻開關的MSP430微處理器，有利于節省成本，但在一定程度上會影響系統的安全性與穩定性。因此，需要單獨使用MSP430微處理器，確保系統電路的匹配性，并對USB集線器進行控制[3]。

2.3 結果分析

2.3.1 系統實現

通過對射頻開關以及USB開關網絡進行設計，有利于構建一個完善的測試系統。為了保障系統和運行效率及安全性，需要將二者集成在一起，使其組成RF-ATP系統。在該系統中，增設了16路電源以及指示燈、顯示屏等裝置，從而顯示該系統的運行狀態。同時，在現有系統的基礎上，還應該開發配套的軟件，有利于進行操作與控制。另外，由于測試環境不同，對測試效果的影響也不同，應根據實際環境情況進行分析。

2.3.2 測試結果

現階段，我國主要的無線終端制式為LTE、CDMA、GSM等，而待測終端包括LTE、CDMA、UMTS等。本文以這三個待測終端為例，選擇最大輸出功率和接收靈敏度作為檢測指標，來比較RF-ATP全自動測試與人工測試之間的差異性。當采用自動測試法時，LTE的DL通道為1600，最大輸出功率21.435/dBm，接收靈敏度為-97.7/dBm；CDMA的DL通道為294，最大輸出功率23.647/dBm，接收靈敏度為-106.5/dBm；UMTS的DL通道為10800，最大輸出功率22.854/dBm，接收靈敏度為-99.7/dBm。在人工測試中，LTE、CDMA、UMTS的DL通道均無變化，但其他數值發生了改變，LTE最大輸出功率21.657/dBm，接收靈敏度-98.3/dBm；CDMA最大輸出功率24.107/dBm，接收靈敏度-107.1/dBm；UMTS最大輸出功率22.437/dBm，接收靈敏度-101.3/dBm。通過數據分析可知，兩種測試結果的誤差較小，而待測終端在運行時也會存在一定的誤差，因此，射頻全自動化測試系統有良好的應用價值[4]。

此外，當對測試效果進行分析時，需要進行相應的計算。例如，當需要對N個終端進行測試時，設定每個終端測試需要耗費的時間為T，測試總時長為ZT。同時，該系統射頻通道數量為Y，員工工作時間為10h，從而確定多終端和單終端的工作天數為A1、A2。因此，公式為：

當對測試效率進行計算時，應明確效率為Q，儀表利用率為P，公式為：

通過公式計算可知，RF-ATP系統能有效提高測試效率和儀表利用率，從而降低測試周期，且多終端測試效果要優于單終端測試，能保障系統設計效果。

3 結 論

傳統的射頻測試系統存在很多限制性問題，使得測試質量和效率受到了影響。通過設計射頻全自動化測試系統，不僅可以提高測試質量和效率，還能降低測試成本，發揮其綜合效益價值。

參考文獻：

[1] 劉瀚文，萬遂人.基于LabVIEW的磁共振射頻接收單元自動化測試系統 [J].軟件，2014，35（3）：35-37.

[2] 高博，徐雅靜，孔明明.射頻指標自動化測試系統的設計與實現 [J].中國新通信，2013，15（22）：117-118.

[3] 陳玉華，劉鑫正，蔡成亮，等.射頻全自動化測試系統的設計與實現 [J].電子測量技術，2013，36（9）：9-13.

[4] 劉濤，蘇建元.基于PROXY協議的遠程自動化測試技術在射頻測試中的應用 [J].工業控制計算機，2011，24（3）：15-16.

作者簡介：王亮（1983.05-），男，漢族，江蘇蘇州人，工程師，研究生在讀。研究方向：軟件工程。