基于LabView的功放模塊自動(dòng)化測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)

陳寶林

（中華通信系統(tǒng)有限責(zé)任公司河北分公司，河北 石家莊 050200）

0 引言

功率放大器（簡稱功放）是通信系統(tǒng)中發(fā)送裝置的重要組件。傳統(tǒng)意義上的功放測試，測試工程師都是手動(dòng)操作儀器設(shè)備，讀取并記錄測試數(shù)據(jù)、分析測試結(jié)果。在批量生產(chǎn)過程中，手動(dòng)操作儀器、記錄等，會(huì)占用大量的人力物力，效率非常低，且人為因素對測試誤差的影響比較大，對測試數(shù)據(jù)的分析是十分不利的[1]。

針對手動(dòng)測試功放的局限性，用 NI 公司的LabView軟件可以輕松完成連接儀器、測試、分析結(jié)果并生成報(bào)表等工作，大大簡化了自動(dòng)測試軟件的開發(fā)工作[2]。由于可預(yù)先編制測試程序去實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測試，程序?qū)x器進(jìn)行操作、記錄數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)測試結(jié)果，節(jié)省了人力、物力，提高了測試結(jié)果的準(zhǔn)確性和測試人員的積極性，提高了測試效率[3]。

1 總體設(shè)計(jì)方案

該自動(dòng)測試系統(tǒng)是由硬件和軟件兩部分組成，硬件由計(jì)算機(jī)、儀器（矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、信號源、功率計(jì)和程控電源）和測試線纜等組成，儀器間通過GPIB/GPIB電纜實(shí)現(xiàn)，計(jì)算機(jī)與儀器間通過USB/ GPIB連接[4]；軟件由LavView編寫的控制儀器和數(shù)據(jù)采集的程序組成，通過運(yùn)行該軟件，實(shí)現(xiàn)了對儀器的自動(dòng)控制和測試數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集和結(jié)果分析[5][6]。

1.1 硬件構(gòu)成

自動(dòng)測試系統(tǒng)硬件由適合Labv iew軟件運(yùn)行的計(jì)算 機(jī)、掃 描 槍、GPIB接 口 卡（Agilent 82357A USB/GPIB）、程控電源N6705A、信號源N5181A、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀54622、功率計(jì)4416A、測試夾具、功放模塊、射頻電纜組成，其中儀器之間的互聯(lián)采用GPIB/GPIB電纜連接，因被測設(shè)備為L波段20 W功放模塊，需在功放輸出后30 dB衰減器。測試系統(tǒng)硬件基本組成框圖如圖1所示。

圖1 測試系統(tǒng)硬件基本組成框圖

計(jì)算機(jī)和程控電源、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、信號源、功率計(jì)之間的通信主要是通過GPI B接口總線進(jìn)行通信。GPIB是HP公司在20世紀(jì)60年代末和70 年代初開發(fā)的通用儀器控制接口總線標(biāo)準(zhǔn)。測試數(shù)據(jù)將自動(dòng)保存為E XCEl格式，輸出主要是通過與計(jì)算機(jī)相連的打印機(jī)進(jìn)行打印輸出。

1.2 軟件體系結(jié)構(gòu)

該自動(dòng)測試系統(tǒng)采用LabView作為控制程序的軟件支撐平臺(tái)[7]，所以需先在計(jì)算機(jī)中安裝Win7、NI公司LabView以及安捷倫I/O Libraries 15.5。

我們通過該測試系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對多臺(tái)儀器的控制和數(shù)據(jù)采集。在測試開始后，首先對每臺(tái)儀器進(jìn)行初始化，對儀器的控制通過設(shè)置多條I/O Transaction 命令順序執(zhí)行。指令的編寫需要依據(jù)儀器的說明書或相關(guān)文件上提供的機(jī)器指令，每條指令對應(yīng)不同的機(jī)器操作步驟，根據(jù)機(jī)器指令可以簡單而快速的編寫自動(dòng)測試程序。初始化完畢后會(huì)提示設(shè)置儀器設(shè)備的參數(shù)和選擇測試項(xiàng)目，設(shè)置完畢后，點(diǎn)擊“開始測試”后會(huì)提示輸入產(chǎn)品編號，可以通過掃描槍或手動(dòng)輸入功放編號，即可開始測試，首先根據(jù)提示調(diào)整功放模塊的靜態(tài)電流和功放的輸出功率，設(shè)置完成后，系統(tǒng)自動(dòng)測試的增益、駐波和P-1等測試項(xiàng)目，測試結(jié)果將以xl s 格式存儲(chǔ)到Excel 表格中，并分析結(jié)果是否合格，測試完第1臺(tái)后會(huì)提示更換設(shè)備或保存退出的提示。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)分增益測試和功率測試兩部分，增益測試主要用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀實(shí)現(xiàn)，軟件為儀器校準(zhǔn)和增益測試兩部分，功率測試主要由信號源和功率計(jì)實(shí)現(xiàn)。因受篇幅限制本文僅介紹增益測試，圖2為labview增益測試軟件流程圖。

圖2 測試軟件流程圖

2 程序設(shè)計(jì)和實(shí)際應(yīng)用

打開該“NEA-1340F-20T增益測試”程序，首先會(huì)連接儀器，連接成功后會(huì)提示輸入測試人員和功放編號，輸入信息回車后彈出對話框，根據(jù)示意圖連接設(shè)備，因測試設(shè)備為功放，示意圖中明確提示務(wù)必加30 dB固定衰減器，以免燒毀矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，連接好設(shè)備后，加電調(diào)整功放的靜態(tài)電流（該功放按照大綱要求調(diào)整為0.36 A），調(diào)完后，測試軟件自動(dòng)設(shè)置儀器的頻率1340 MHz以及1端口輸出電平-10 dBm，為了保證設(shè)備輸出的一致性，調(diào)整功放的線性輸出均45±0.1 dB之間；調(diào)試完增益后，剩余測試均由軟件自動(dòng)完成。測試的頻率為1330 MHz、1340 MHz和1350 MHz，在該三個(gè)頻率下的增益、輸入駐波、群時(shí)延和1 dB壓縮點(diǎn)等。

圖3 增益自動(dòng)測試程序整體界面圖

增益測試由儀器設(shè)置頻率，讀 取各頻點(diǎn)的Marker值和GroupDelay值。測試完增益，labview設(shè)置儀器為測試駐波界面，讀取各頻點(diǎn)的駐波。1 d B 壓縮點(diǎn)的測試方法是設(shè)置矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的模式為功率掃描，設(shè)置CW為1340 MHz，power設(shè)置Start 為-10 dBm，Stop為10 dBm，設(shè)置Reference Level為45 dB，Scale為1 dB/格，通過調(diào)整矢網(wǎng)功率并比較矢網(wǎng)上的兩個(gè)Marker值，壓縮1 dB時(shí)，記錄下該頻率下的Marker值。具體Labview實(shí)現(xiàn)如圖3所示。

3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)果分析

該測試系統(tǒng)已完成了3，50 0 套功放模塊的測試，經(jīng)過與手動(dòng)測試數(shù)據(jù)比對和長期的可靠性測試，記錄結(jié)果精度高，完全能夠勝任該設(shè)備測試，測試時(shí)間大大縮短，省去了重復(fù)操作儀器以及記錄測試數(shù)據(jù)，在批量測試中，只需要按照操作步驟，更換設(shè)備和測試電纜，其余工作都交給Labview程序去完成，該自動(dòng)化測試設(shè)計(jì)在測試功放模塊方面發(fā)揮了非常重要的作用。矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的測試結(jié)果記錄表如表1所示。傳統(tǒng)意義上的測試，測試工程師以手動(dòng)操作儀器設(shè)備，讀取并記錄測試數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析，由于手動(dòng)測試中，人為因素對測試結(jié)果誤差影響比較大，對測試結(jié)果的分析也非常不利[8]?？焖侔l(fā)展的今天，我國自動(dòng)測試化測試技術(shù)水平非常高，在批量測試過程中，基本上都是預(yù)先編制好程序，通過程序?qū)崿F(xiàn)對儀器設(shè)備的操作、自動(dòng)存儲(chǔ)測試數(shù)據(jù)并分析判斷測試結(jié)果，重復(fù)繁瑣的工作必將取代人工操作[9][10]。

表1 矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的測試結(jié)果記錄表

4 結(jié)束語