高效矢量網絡分析儀自動測試方法

楊露

摘 要

在工業級自動測試系統中，矢量網絡分析儀的應用十分廣泛。常規的測試或試驗等一般沒有效率要求，僅要求實現對指標的自動測試及記錄;但對于批產產品來說，測試效率低下往往是產品生產、調試過程中拖慢生產進度的重要原因。因此，本文針對如何利用現有資源，通過測試方法的改進，提高矢量網絡分析儀在自動測試中的工作效率進行研究，總結出一些節約自動測試時間的方法以供參考。

關鍵詞

矢量網絡分析儀;自動測試;效率提升

中圖分類號： TP2 ?TN98 ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457 . 2020 . 06 . 78

0 引言

在通信、雷達、集成電路等領域的微波產品測試過程中，基本都需要用到矢量網絡分析儀。矢量網絡分析儀主要被用來測試微波產品的S參數，從而得到包括增益、時延、相移、駐波比、1dB壓縮點等指標在內的所需參數信息。基于矢量網絡分析儀強大的功能及較高的測量準確度，在產品批產測試中，常常用矢量網絡分析儀結合相應的測試軟件，進行多項參數的自動測試。

1 影響測試效率的因素

為了提高矢量網絡分析儀自動測試系統的測試效率，首先要弄清楚影響其效率的點主要是哪些方面。常規的測試過程無非由狀態調用、設置、掃描、讀取數據幾個主要部分組成。其中狀態調用和儀表參數設置雖然執行時間較長，但一般只有測試開始時運行一遍，不在循環周期內，因此基本不對測試效率產生影響。特別的，如果在測試過程中需要不停地對儀表參數進行設置，那么只有將設置的參數數量降低到最少，例如只變換測試頻段，而不是將所有參數都設置一遍。一般情況下，測試的循環周期由掃描和讀數組成，通過對某自動測試軟件中一個循環周期內的各階段安裝定時器發現，在一個測試周期中，讀取數據的時間占據了該周期的80%，是影響測試效率的主要因素。

掃描時間是可以由設置矢量網絡分析儀的中頻帶寬和點數來控制的，通過合理的設置中頻帶寬和掃描點數，可以縮短掃描時間。雖然中頻帶寬越寬，掃描點數越少，掃描速度越快，時間越短，但過少的掃描點數和過寬的中頻帶寬都會造成測試數據準確度及穩定性下降，因此中頻帶寬及掃描點數一般與測試項目相關，經過多次試驗折中得出最優設置，不可隨意變換。

2 優化讀數時長的方法

讀取數據的時間即為將矢量網絡分析儀數據傳輸到電腦上的時間，經定時器測定，該時間相對較長。如何優化讀取數據所用時間，只有兩種途徑，第一種，通過改變矢量網絡分析儀的設置來縮短每次讀數所用時間;第二種，通過改變測試流程或方法來降低讀數頻率（這種方法多適用于多通道測量）。

2.1 縮短讀數時間

經過試驗發現，縮短讀數時間有以下幾種方法：

（1）單次掃描的模式：在傳統的自動測試中，經常利用延時來等待讀數完畢再進入下一個周期，這樣不僅耗時較長，且由于不同型號的矢量網絡分析儀所需時間不同，更換不同儀表時，時延的設置需要經過多次試驗優化，從一定程度上限制了測試軟件的通用性。設置單次掃描，再利用系統指令“*opc？”詢問是否掃描完畢，就可以準確的得知掃描完畢的時間，緊接著進行下一步驟，而不需要再利用延時來等待掃描或讀數結束，可以有效降低讀數時間。

（2）把所有跡線放在一個窗口中：為了提高測試效率，在自動測試中往往會同時設置多條跡線，分布在多個窗口，以達到一次測量多個參數的目的。但試驗證明，N個窗口會使讀數時間延長N倍，因此要想縮短讀數時間，就把所有跡線都放在一個窗口中，關閉多余窗口，可以有效縮短讀數時間。

（3）關閉顯示界面：在工業級批產自動化測試中，往往是無人值守的，數據或圖片可以自動存儲，因此矢量網絡分析儀的界面顯示并不是需項，關閉顯示界面對批產自動化測試軟件的實用性并不會產生太大影響。但試驗證明，關閉顯示界面可以也可以縮短讀數時間1倍左右，因此，在成熟的批產自動化測試程序中，可以關閉矢量網絡分析儀的顯示界面。

（4）一次性讀取所有數據：由于每讀取一次數據均會占用一定的時長，因此一次性讀取所有數據，再利用公式將所需數據計算出來，不僅可以縮短讀數時間，還不會影響測試數據準確度。例如，要得到幅相數據，可以一次性讀出數據的全信息，再利用得到的實部虛部計算幅度和相位即可。

2.2 降低讀數頻率

降低讀數頻率的方式特別適用于多通道、多狀態測量。在這種測量中，每變換一個通道/狀態，都需要對所測頻段進行一次掃描，讀取一次數據到電腦控制端。但是如果利用分段測量/掃描的方式，有多少個通道/狀態就設置多少個段，每變換一個通道/狀態只需掃描一段，整屏數據由若干個段組成，等全部掃描完畢后，再讀取整屏數據。這樣就有效降低了讀數的頻率。

在這種方法中，有幾個需要注意的地方。首先，為了達到分段的目的，需要將被測件與矢量網絡分析儀的掃描同步。這就需要利用矢量網絡分析儀的外觸發及觸發完畢端口。外觸發端口是輸入端口，接收觸發信號;觸發完畢端口是輸出端口，在該段掃描完畢后輸出一個有效電平。通過對矢網發送觸發信號和接收觸發完畢信號，就可以準確的與矢網同步起來，同時也就不需要再利用延時來等待掃描或讀數完畢了。該部分功能可以利用一個脈沖發生器或數據采集卡完成。

另外，在自動測試程序的編寫中，還有一些通用的技巧可以提高測試效率。例如利用TXT而不是EXCEL來存儲數據，如果數據量大則可利用數據庫來存儲;將所有的自編函數封裝好放在一個文件中，主程序僅實現流程控制及函數調用能夠的功能等等，都可以在一定程度上提高程序的執行效率。

3 結論

以上方法均經過試驗驗證，在實際使用中，還需要依據項目測試的具體要求，選取合適的測試方法，優化儀表各項配置參數，得到準確、穩定的測試結果，在此基礎上，再利用一些技巧、方法進行效率的提升，最終才能形成一個成熟的測試軟件。

參考文獻

[1]王中元，基于LabVIEW的T/R組件自動測試系統的設計[D].浙江大學，電磁場與微波技術，2013.

[2]AGILENT TECHNOLOGIES.Improving Network Analyzer Measurements of Frequency translating Devices. Application Note.

[3]張慧君，陳淑芳.應用矢量網絡分析儀測定變頻器的群時延特性[D].時間頻率學報，200506.

[4]劉濤.群時延的快速測量方法[D].電波科學學報，200904.

[5]國防科工委科技與質量司.無線電計量[M].北京：原子能出版社，2002.

[6]張光義，趙玉潔.相控陣雷達技術[M].北京：電子工業出版社，2006.

[7]袁毛，袁君.一種數字T/R組件設計[J].電子技術軟件工程.2018（9）：67-67.

[8]盛永鑫.一種高準確度相位標準件研究[D].國外電子測量技術，2019（5）120-122.

[9]黃曉釘，佟亞珍，蔡建臻.電學前沿計量技術在航天型號保障中的應用[D].宇航計測技術，2019（2）6-9.

[10]賈春燕，李冬文，葉莉華，等.相控陣雷達與光相控陣雷達[J].電子器件，2006，29（2）：598-601.