R&S公司多端口器件自動化測試方案

趙毅 羅德與施瓦茨（中國）科技有限公司

羅德與施瓦茨技術專欄

R&S公司多端口器件自動化測試方案

趙毅 羅德與施瓦茨（中國）科技有限公司

編者按：無線通信產品中的射頻器件正變得越來越復雜，集成度也越來越高。以4G手機的射頻開關模塊為例，如果使用傳統的兩端口或四端口矢量網絡分析儀，將面對大量的換線操作，這不僅會大大降低測試速度，還會為測試過程帶來很多不確定性。顯然這種方案無法滿足生產線測試對全自動化、高吞吐量、高一致性的要求。羅德與施瓦茨（中國）科技有限公司趙毅所撰《R&S公司多端口器件自動化測試方案》一文對R&S公司多端口器件自動化測試方案進行了介紹。ZNrun是R&S公司基于R&S矢量網絡分析儀推出的自動化測試軟件，主要針對多端口射頻器件的測試。與R&S公司的多端口矢量網絡分析儀一起構成了多端口射頻器件在生產線上的自動化測試方案；提供可視化的操作界面來配置測試儀器和被測件；所有的配置數據都通過服務器統一管理，而且一個服務器可以管理多個測試任務，極大地方便了測試流程的集中管理。

ZNrun是R&S公司基于R&S矢量網絡分析儀推出的自動化測試軟件，主要針對多端口射頻器件的測試。與R&S公司的多端口矢量網絡分析儀一起構成了多端口射頻器件在生產線上的自動化測試方案；提供可視化的操作界面來配置測試儀器和被測件；所有的配置數據都通過服務器統一管理，而且一個服務器可以管理多個測試任務，極大地方便了測試流程的集中管理。

ZNrun 矢量網絡分析儀 矩陣開關 多端口器件 自動化測試

1 多端口射頻器件測試需求

如今，無線通信產品中的射頻器件正變得越來越復雜，集成度也越來越高。以4G手機的射頻開關模塊（FEM）為例，它的端口數量往往超過20個。如果使用傳統的兩端口或四端口矢量網絡分析儀（VNA），將面對大量的換線操作，這不僅會大大降低測試速度，還會為測試過程帶來很多不確定性。顯然這種方案無法滿足生產線測試對全自動化、高吞吐量、高一致性的要求。在此背景下，R&S推出了新一代多端口VNA解決方案ZNB+ZNB-Z84和ZNBT。前者通過開關矩陣來擴展VNA的原有端口數量，最多可擴展為48個測量端口。后者則是真正意義上的多端口VNA，它支持最多24個測量端口，每個端口后面都有一套獨立的接收機。這樣不僅可以保證VNA的射頻性能不受影響，而且測試速度也比前者快出許多。

ZNrun是針對上述多端口VNA開發的自動化測試軟件。它將儀器控制、被測件控制、測試流程控制集成到同一個軟件平臺，用戶可以非常方便直觀地對測試任務進行設置，并得到測試結果。整個測試過程都有ZNrun全程控制，真正實現自動化測試，為用戶節省了大量時間。

2 ZNrun軟件架構

ZNrun分為服務器（Server）和客戶端（Client）兩大部分。從圖1可以看出，Server是ZNrun的核心部分，連接3個不同的Client：配置（Configuration）、校準（Calibration）和測量（Measurement）。它還與測量儀器相連，所有的連接都通過TCP/IP協議實現。同時，它還能控制被測件，比如ZNB-B15選件提供的GPIO接口，在ZNrun中可以設置GPIO不同的電平輸出來控制被測件的狀態切換或為被測件供電。

所有與被測件、測試儀器、測試項目相關的信息被稱為測量執行單元（MEU）。ZNrunServer在后臺運行并管理著所有的測量執行單元（MEU）。在運行Server之前，用戶首先需要在ConfigurationClient中對儀器類型地址、被測件、測試項等進行設置，然后將設置加載到Server中，并相應生成一個MEU。Server會根據用戶的配置信息計算出儀器與被測件之間的連接方式，儀器校準方案等。加載成功后，就可以啟動CalibrationClient和MeasurementClient中進行校準和測試。

在ZNrunServer中可以加載一個MEU，也可以加載多個MEU，這特別符合生產線測試的需求。如圖2所示，當有多個工位需要同時測試時，客戶只需要在一個PC上啟動Server，并針對每個工位建立相應的MEU。那么所有工位的測試任務都可以在同一個Server上運行，實現并行測試。ZNrun采用USBdongle進行License鑒權，Server只有在識別到License后才能運行。ZNrun提供兩種License：ZNrun-K1支持一個MEU，ZNrun-K2支持多個MEU同時運行。

圖1 ZNrun軟件架構

3 ZNrun測試流程

ZNrun提供可視化的軟件界面對測試任務的相關信息進行配置，打開MeasurementClient就可以進入配置界面。為了讓配置更加簡單，如圖3所示，ZNrun將配置界面分為測量儀器（MeasurementDevices）和被測件測量計劃（DUTMeasurementPlan）兩個部分。前者主要設置VNA、開關矩陣以及校準件類型等與儀器相關的信息；而后者主要設置被測件的端口、GPIO控制電平狀態以及所有的測試項目等與被測件相關的信息。這樣做的好處在于，當測量儀器發生改變時，用戶只需要修改VNA的信息，而無需做其他修改。

所有的設置完畢后，MeasurementClient中的數據需要加載到Server中并生成一個MEU。Server會根據上傳的數據生成一個儀器與被測件的連接方案。這個方案根據實際情況兼顧測試速度與性能兩個方面。此外，ZNrun還會設計對測試順序來進行優化，減少不必要的開關切換，提供測試速度。

圖2 ZNrunServer與MEU

圖3 ComfigurationClient操作界面

ZNrunServer還會為每個MEU生成對應的校準方案。當端口數變多時，校準過程也會變得更加復雜。Server也會根據MEU的相關數據，優化校準步驟。CalibrationClient會顯示每一步校準過程中校準單元與儀器之間的連接。在校準過程中，用戶只需要按部就班根據提示進行連接校準。每一步校準的完成情況也會顯示在軟件界面上。校準完后，ZNrun能生成相應的報告，里面有校準時間、操作人等相關信息，以作為校準的證據。

MeasurementClient負責儀器的初始化和測量的執行。在初始化階段，ZNrun將會連接儀器，并根據MEU中的數據對儀器進行設置，然后就可以開始進行測試。針對測試結果，ZNrun提供兩種顯示方式。如圖4所示，在第一種模式中用戶可以看到之前測試的每個被測件是否通過，并且ZNrun會對所有的被測件進行統計，顯示通過率以及測試的吞吐量；另一種模式是針對某一個被測件，用戶可以看到這個被測件的每一個測試項的通過情況。在這個模式下，支持每個測試項的分步運行，以及重測功能。

4 功能擴展

在實際測試中，可能會遇到一些比較復雜的需求是ZNrun無法滿足的。例如，當測試系統中需要添加額外儀器（如頻譜儀、程控電源）時，ZNrun的ConfigurationClient無法將這些儀器添加到其配置中。再比如，用戶需要輸出更多的測試數據并將其保存在Excel文件中，ZNrunMeasurementClient也無法提供這樣的功能。針對這些應用，ZNrun提供插件（Plugin）方式來擴展其原有功能。Plugin是一個基于C#編寫的DLL文件。用戶只需要根據ZNrun提供的接口函數，編寫C#代碼來實現希望的功能，然后將生成的Plugin文件放在固定文件夾下。當用戶運行ZNrun時，相關的插件功能就會自動加載到整個測試序列中。ZNrun提供所有的接口函數的說明，并提供了幾個典型的代碼實例。

5 結束語

R&S?ZNrun與R&S多端口VNA構成了一個強大的多端射頻器件自動測試平臺。使用ZNrun用戶甚至不用了解VNA的操作方法。所有的設置都在ZNrun的可視化界面中完成。一旦設置完成，ZNrun就會將所有的設置，自動生成相應的參數來控制整個測試流程。而生產線工人在操作時，只需要將之前保存好的配置文件調用出來就可以完成自動化測試。強大的插件功能也支持用戶對ZNrun原有的功能進行擴充，實現定制化的解決方案。ZNrun作為一款針對多端口射頻器件的自動化測試軟件，不僅大大縮短了測試軟件的開發時間，同時提高了測試效率，完全可以靈活地滿足生產線自動化測試的各種需求。

圖4 MeasurementOlient結果顯示

1 R&S?ZNrun-K1AutomatedTestSoftwareVNA-Datasheet

2 R&S?ZNrun-K2AutomatedTestSoftwareVNA-Datasheet

3 R&S?ZNrunAutomatedTestSoftware-ProductBrochure