基于VEE的射频模块自动测试系统设计

王 智，陈宝林

(1.北京跟踪与通信技术研究所，北京100094;2.河北远东通信系统工程有限公司，河北石家庄050200)

0 引言

在传统的测试方法下，许多测试项目需要耗费大量的人力和时间去重复测试，对于工程测试和检验人员来说，工作强度大，且在测试中较多人员操作及读数会引入误差，甚至误操作，工作效率低。VEE作为Agilent公司开发的一种图形化编程工具［1］，专用于测试系统和小型测试软件编程，集成了仪器测试需要使用到的工具，并将测试程序的语句进行结构化，大大简化了测试进程，其图形化的编程语言使编程的结构十分清晰，便于编程者进行调试和测试［2］。自动测试系统是在计算机控制下，能自动进行测量仪器的校准、参数配置、测量、数据处理与显示和结果输出的系统［3］。本文设计的测试系统采用模块化设计思想，使得程序的扩展性和移植性非常强。

1 总体设计方案

自动测试系统由硬件和软件部分组成，硬件由计算机、仪器仪表和测试线缆等组成;软件由 VEE编写的控制仪器设备和数据采集的程序组成。通过运行预先编制好的控制程序，实现对仪器的自动控制和测试数据的自动存储［4］。测试系统通过开关切换完成对射频信号、时钟信号和中频信号的切换，自动控制仪器完成测试和测试结果自动存储。测试系统具有配置参数多、精度高、测试速度快和移动方便等特点。

1.1 硬件构成及工作原理

自动测试系统的硬件组成［5］主要包括:计算机、打印机、程控电源 N6705A、信号源 N5181A、切换开关、频谱分析仪E4440A、功率计E4418B、功分器、测试电缆、GPIB总线［6］和测试工装等，其中仪器、开关已安装到测试机柜内，电源线、射频线和GPIB转接线都已固定到机柜上，将测试工装摆放到桌面上即可开展工作，在做环境试验时，更能体现出测试机柜移动方便的优越性。测试系统硬件构成及连接方式如图1所示。

图1 射频模块测试系统硬件构成及连接方式

计算机和仪器间通过GPIB总线，实现对仪器的操作和控制，替代传统的人工操作方式，最大可能地排除人为因素造成的测试测量误差，由于可预先编制好测试程序去实现自动化测试，所以提高了测试效率［7］。

测试时计算机通过GPIB总线实现对信号源频率、幅度的控制，对程控电源电压和电流的设置以及发射功率时发射电流的采集，根据测试项目对信号的切换，对频谱仪的测量模式、频率带宽等的设置以及数据的采集、计算等;对功率计的控制和数据采集等。测试数据将自动保存为Excel格式，输出主要是通过与计算机相连的打印机进行打印输出。

射频模块中频、时钟和射频信号测试主要是通过宽带切换开关来实现，该切换开关主要完成测试通路的选择和滤波等功能，所以切换开关的带宽、插入损耗、隔离度、开关速度和驻波会直接影响自动测试功能性能的实现。测试过程中已将开关和电缆在不同频率下损耗加入到程序中，测试时不需要人工标校电缆。

测试工装主要实现对射频模块的供电、控制，射频模块的中频和时钟信号的输出等功能。

射频模块发射时的功率＞39 dBm，所以在接入频谱仪前，必须加30 dB衰减器，以防烧毁仪器。该测试系统还可测试导航接收机中的混频器单元，混频器的发射功率为(5.0±1)dBm，所以测试混频器时可将混频器输出直接接到频谱仪。

1.2 自动化测试平台的软件实现

射频模块测试系统软件是在VEE8.5版本下开发的，需在计算机中装有Winxp、VEE8.5和I/O Libraries 15.5环境下运行该软件。程序执行时会自动设置仪器，对仪器的控制通过设置多条 I/O Transaction命令顺序执行。指令的编写需要依据仪器的编程手册提供的仪器指令，每条指令对应不同的仪器操作步骤，根据仪器指令可以简单而快速地编写自动测试程序［8］。

自动化测试控制的关键点和难点在于既要保证系统的自动化运行又要保证系统的稳定可靠，在系统设计过程中加入了异常捕获机制，对可能出现的状况都作出了正确的处理，否则系统在自动运行过程当中就可能出现错误。

自动测试软件是整个测试系统的核心，能够根据不同的测试对象类型建立测试通道和控制仪器完成相应的功能。测试时操作人员首先选择被测对象，填写必要的测试信息，然后根据需要测试的项目进入自动测试流程，测试结果会自动生成并保存。

测试系统采用模块化的设计思想，每个模块实现1项或多项测试，模块的远行与否取决于前面的测试项目是否选择，通过判断，会执行相应的功能模块(Userobject控件)。单项试验项目在自动化运行过程中如果遇到异常，则提示相应的错误信息并退出当前试验项目进入下一个试验项目的自动化运行。每一个单项试验项目自动化运行结束后自动测试控制函数检查试验项目列表指针是否为列表尾，如果不为试验项目列表尾则读取下一个试验项目开始下一项目的单项试验项目的自动化运行，如果试验项目列表指针指向列表尾则表示所有试验项目测试已经完成，测试任务的自动化运行完成。采用模块化设计的好处是当功能增加时，可在下面添加测试项目和模块，不会影响前面的程序。测试时可以选择单项性能测试，也可选择所有测试项目测试，根据测试项目的进展实时显示该测试项的结果，测试完成后，将相应测试项结果存储到相应的测试表格。测试完1台会给出相应的更换设备继续测试或退出的提示。射频模块自动化测试系统运行流程如图2所示。

图2 射频模块自动化测试系统运行流程

射频模块自动化流程图中试验项目自动化运行主要由以下几部分组成:

①测试的初始化。测试的初始化包括测试仪器的选择，仪器的参数配置，启动相应的设备以及Excel表格的设置等。

②测试过程的控制。测试过程的控制主要包括对仪器、设备的控制，测试项目的选择，时间间隔的控制以及测试过程中异常的处理，并会给出相应的提示等。

③测试数据的显示与存储。测试数据的显示与存储主要包括测试数据的实时显示、测试数据标准值的比较、测试数据的分析和测试数据的自动存储等。

2 实际应用

打开VEE生成的可执行文件VXE后，可看到该自动测试系统界面如图3所示，点击“程序使用须知”按钮，可看到使用该测试程序的注意事项和使用说明。在射频模块的测试过程中，搭建好自动测试硬件平台后，运行射频模块自动测试软件，点击“开始测试”按钮，会弹出让您输入产品编号对话框，根据复选框选择测试项目，对射频模块进行自动测试。一台测试完毕后，会出现“请更换射频模块”的提示，更换完成后点击“开始测试”按钮开始下一台的测试，若选择退出，则点击“保存退出”对话框。测试数据会以xls格式进行存储，并且可以更改存储的文件名和路径，若不更改，会以默认的路径和文件名进行存储。点击“保存退出”按钮退出该测试系统。

图3 射频模块自动测试系统界面

本测试已将各路链路损耗(射频、中频和时钟)修正值写入程序中，经多次测试与比对，测试结果和手动测试结果非常相近。测试11项指标，自动测试用时约2 min，大大提高了测试速度，且不需人工操作任何仪器设备。更换射频模块非常简单，只需要2个盲插头和1个8芯直插头。

3 数据存储结果分析

为了验证测试结果的准确性、可靠性，选择了多台射频模块进行了相关试验，对自动存储结果与实际手动测试结果进行了比对，因篇幅限制下表为抽取1台射频模块连续测试5次的测试数据，该表抽取了几项指标进行比对，自动测试结果和手动测试结果如表1和表2所示。

表1 射频模块自动测试结果表格

表2 射频模块手动测试结果表格

通过对测试结果分析可以看出，自动测试结果的精度非常高，所产生的误差主要是仪器自身跳变所引起，该程序只是将仪器上的数据采集过来进行了存储、处理，并且该程序可以重复测试多台设备，避免了人工重复操作仪器设备。手动测试1台设备的时间约12 min，而使用该测试系统，约2 min就可以完成测试，并且会将测试结果自动存储到Excel表格中，不需要人工记录数据，大大提高了测试的效率。

4 结束语

射频模块测试是导航接收机研制、生产中必不可少的工作，测试内容复杂，记录数据量大，迫切需要测试的自动化［9，10］。该测试程序是在测试人员对射频模块和测试仪器了解有限的情况下，仍能快速准确地实现对射频模块的自动测试，经实践取得了良好的效果，极大地减轻了测试工程师的测试负担。该程序不仅可以用于射频模块的测试，还可用于混频器的测试。在大批量用户机生产过程中，使用该程序测试射频模块，更能体现出自动测试的优越性。随着科学技术的发展，自动测试技术将更多地应用到科研生产中。

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