基于Python的射頻自動化測試程序研究

趙 越，王 晶，蔣尚松

（1.國家無線電監測中心檢測中心，北京 100043；2.天維訊達（北京）科技有限公司，北京 100043；3.天維訊達（湖南）科技有限公司，湖南 長沙 410200）

1 研究背景

近年來，隨著無線通信技術的快速發展，對無線通信產品射頻性能的要求越來越高，測試項目也越來越多，傳統的人工測試方式已經無法滿足現有的需求。為了提高工作效率和降低成本，射頻性能的自動測試已經成為無線通信測試領域的一個重要研究方向。射頻自動化測試平臺是一種測試射頻性能的重要工具，它能夠幫助測試工程師快速地驗證和評估射頻系統的性能，從而提高工作效率和產品質量。射頻自動化測試平臺通常由測試設備和測試軟件組成：測試設備主要包括信號發生器、頻譜分析儀、功率計和網絡分析儀等；測試軟件功能主要包括發射特性測試、接收特性測試、調制特性測試等，其編程語言通常為C、C++和Python等。本文探討了如何利用Python編寫射頻自動化測試平臺的測試軟件，以促進射頻測試技術的發展。

2 編程語言

Python是一種通用的、解釋型的、高級的編程語言，它具有簡潔明了的語法和動態類型系統[1]。Python不僅可以作為獨立的腳本語言運行，也可以作為其他程序或庫的嵌入式語言使用。Python還擁有豐富而強大的標準庫和第三方庫，涵蓋了從數學計算到圖形界面等多個功能和應用領域。

PyVISA是Python中一個用于控制儀器設備的編程庫，它利用了虛擬儀器軟件架構（VISA）這一行業標準來控制各種測量儀器和測試設備[2]。無論這些儀器或設備使用何種接口（如GPIB、RS-232、USB或Ethernet），PyVISA都可以簡單而統一地與它們進行通信和控制。

Python和PyVISA的結合為測量和測試提供了一個強大而靈活的平臺，它可以適應不同的儀器、設備、接口和應用場景。使用Python和PyVISA，可以快速地開發和運行測量或測試程序，無須關心底層的硬件或軟件細節，還可以方便地與其他Python庫或程序集成，從而實現數據分析、可視化、存儲等功能。本文將介紹如何利用頻譜分析儀及PyVISA實現射頻自動化測試。

3 射頻自動化測試平臺開發

利用P y thon編寫射頻自動化測試平臺測試軟件的步驟主要包括：測試準備、編碼實現和測試結果分析。

（1）測試準備。測試開始前，需要準備測量儀表和被測樣品。測量儀表選用支持編程控制的頻譜分析儀，被測樣品采用矢量信號發生器來模擬發射一個OFDM調制信號，其中心頻率為2 440 MHz。然后，通過射頻線將信號發生器的輸出端口與頻譜分析儀的輸入端口相連接，完成射頻鏈路的搭建。

（2）編碼實現。首先，進行了以下三個部分的配置：Python環境、PyVISA庫和VISA實現程序。Python環境由Python官網提供的與計算機系統匹配的安裝包實現，其中包含了Python解釋器和一些常用的庫和工具。PyVISA庫是一個基于VISA的Python包，它能夠調用VISA函數來實現對儀器的命令發送和數據讀取。可以使用pip命令來安裝PyVISA庫，也可以從網站上下載源碼包并手動安裝。VISA實現程序是一個使計算機能夠識別并驅動與之連接的儀器的軟件，根據所用儀器的品牌和型號選擇相應的VISA實現程序（如NI-VISA或Keysight VISA），并按照說明進行安裝。

接下來，采用Python語言編寫一個自動化測試程序，用來實現從射頻參數輸入、測試過程執行到測試結果展示的全過程。

下面這段代碼所使用的測量儀器為R&S公司生產的型號為FSV的頻譜分析儀，控制計算機和頻譜分析儀通過以太網連接[3]。依次設置測試中心頻率和分辨率帶寬等參數，然后讀取占用帶寬和功率譜密度的結果。其中，符號“#”后面的文字是對代碼的解釋，不影響代碼的執行。

（3）測試結果分析。程序正確執行后打印如下4行結果：

其中，第一行為頻譜分析儀的標識信息，第二行為占用帶寬測試結果，第三行為功率譜密度測試結果，第四行為程序執行時長。

為了驗證自動測試與手動測試結果的一致性，在相同條件下對這兩個項目依次執行了手動測試。其中，占用帶寬測試結果為16.425470333 MHz，功率譜密度測試結果為-105.28 dBm/Hz。

通過對上述測試結果進行分析，可以發現自動測試程序打印出的結果比直接在頻譜分析儀上讀取結果的有效位數更多，而且測試速度更快。本文的實驗結果表明，射頻自動測試程序可以顯著提高射頻測試的效率和準確性。

4 結束語

本文概述了Python在射頻自動化測試平臺中的應用，主要介紹了Python的特點、射頻自動化測試平臺的原理以及如何利用Python編寫射頻自動化測試程序的步驟。經研究發現，Python可以很好地滿足射頻自動化測試平臺的開發需求，并且可以顯著提高射頻測試的效率和準確性，從而更好地支持射頻技術的發展。未來，Python可以在射頻自動化測試平臺的開發中發揮更大的作用。■