射頻通信測試儀自動檢測系統的實現

舒巒

摘要：射頻通信測試儀是由信號發生器、射頻分析儀、音頻發生器、音頻分析儀等構成的綜合性測試儀器。由于其集成度高，節約成本，廣泛應用于廣播電視、家用電器等電子行業的生產及監測。射頻通信測試儀測量結果的準確程度直接關系到上述領域的產品質量，由于目前常用的多參數人工手動檢測方式效率較低，而且容易出錯，本文設計了射頻通信測試儀自動檢測系統，測試結果表明，該系統較好地解決了人工手動檢測方式存在的問題。

關鍵詞：射頻通信；測試儀；自動檢測；系統

1構成自動檢測系統中的硬件情況分析

所研究的測試儀的構成主要應該包括對音頻實現分析的模塊、能夠發出信號的模塊、可以發出音頻信號的模塊、有效計算頻率的模塊、控制外部狀況的模塊以及操作箱模塊等。因此，該測試儀除了具備自動檢測的功能，同時也具備音頻分析儀、音頻的信號發生儀器以及AM/FM信號發生儀器的相關功能。在生產流程中需要進行監測的有效參數和該測試儀產生的功能息息相關，具體包含如下幾個方面：相關信號發生器的電壓和頻率、交流電壓、失真度、AM/FM信號的發生器的絕對電平、相對電平以及解調失真、諧波等。依據《信號發生器》JJG173-2003中的鑒定規則和程序以及《音頻分析儀校準規范》JJF1395-2013中提出的自動檢測的相關方法，所提供的系統標準器指標要3倍以上高于測試儀，對于檢測技術非常滿足。

這一系統中主要的硬件構成具體包括電子計算機、多元化音頻功能校準器（9100A）、測量接收儀器（FSMR）、失真度測量儀檢定裝置（DS-1B2）、銣原子的標準頻率（PM6681R）、打印機以及多用數字表（2000）等等構成。因此在設計中需要用到的標準器數量十分多，所需要運用的接口總線樣式也比較多，具有USB總線以及GPIB總線等等，而測試儀上的接口型號是RS232型號的總線接口，無論是在互操作性還是兼容性、易用性方面都使得自動檢測的難度大大提升。因為種種原因，必須通過VISA庫進行I/O接口層的開發系統建立，設計出能夠滿足電子儀器共同使用的接口，增強系統對于硬件多種接口的兼容性，讓接口儀器可以直接跟計算機互通信息，使得所建立的測試系統具有更加便捷的硬件平臺，在設計中能夠實現較高的通用性。

2系統軟件設計

2.1軟件的總體框架

軟件的總體框架是整個自動測試系統的核心，也是系統的主要組成部分。自動測試系統有兩種基本的軟件體系結構：層次結構和Server/Client結構。由于層次結構相對比較簡單，同時也能滿足測試的需要，因此本系統采用層次結構模型，每一層都建立在相應的下一層之上，結構清晰，軟件體系結構框圖如圖2所示。

2.1.1驅動程序

儀器驅動程序是為了幫助使用者實現對特定儀器控制與通信的基礎。系統軟件與測試設備間的信息交互必須以測試設備的驅動程序為基礎，驅動程序對測試設備的操作與管理，又是通過調用I/O接口軟件提供的函數庫實現的。儀器驅動程序基于I/O接口軟件之上，是與應用軟件通信的中間紐帶。

2.1.2應用軟件

應用軟件完成系統控制、運行的應用程序，由顯示模塊、控制模塊及數據分析處理模塊等構成，同時利用了計算機豐富的數據分析與處理功能，來完成各種自動檢測任務。I/O接口軟件、儀器驅動程序、應用軟件就自下而上構成了自動測試系統的軟件體系結構。

2.1.3I/O接口軟件

計算機要實現對儀器的遠程控制，首先應調用相關函數建立與儀器之間的通訊，I/O接口軟件是計算機對測試設備進行控制和信息交互的媒介，實現對接口總線與儀器進行相應控制與測試，是自動檢測系統的基礎與核心。

2.2系統軟件流程

系統軟件流程圖如圖3所示。

測試工程師首先需要添加待測儀器的型號，然后選擇所需測試的儀器型號，設置標準器及被測儀器的必要信息（如GPIB地址）、獲取儀器的串口信息。如果搜索到的儀器與設置的參數不一致，或者GPIB地址有沖突，那么后面的測試程序將無法進行，在這種情況下，只有改變儀器設置并重新搜索儀器，系統才能繼續運行。這些信息成功獲取后，便可以通過相應測試項目來啟動測試，執行測試過程。測試完成后把數據保存到數據顯示框中，最后生成報告。系統軟件運行流程如下：系統登錄初始化；設置被測儀器的相關信息；選擇標準器并搜索在線儀器；檢查設備狀態是否正常；進行測試；測試完畢并正常證書。

2.3系統軟件模塊設計

本系統是在Windows7環境下采用C#語言開發的，編譯程序易于維護，便于日后完善和升級。C#在儀器程控方面以及程序調用和擴展方面有著出色的執行能力，結合VISA庫開發電子儀器通用接口作為軟件接口層，實現控制PC與儀器間的通信，完成測試儀的自動檢測。

系統主要分四個模塊：功能控制模塊、儀器接口模塊、信息錄入模塊、生成證書模塊。

2.3.1儀器接口模塊

儀器接口模塊負責系統內的通訊，使用VISA函數庫中的函數作為I/O接口軟件進行測試設備的控制操作，利用VISA函數庫的特性，不但兼容不同接口類型或網絡機制，而且對不同接口類型連接的儀器的操作類型或函數是一致的，解決了使用多種接口總線所帶來的問題。

2.3.2信息錄入模塊

信息錄入模塊是測試系統與測試工程師進行信息交互的窗口，負責完成測試項目和測量標準器的選擇、儀器狀態確認、被檢設備信息錄入等功能。

2.3.3證書生成模塊

證書生成模塊負責把測試所得的數據進行保存并生成規定格式的技術報告。它調用信息錄入模塊中已保存到數據庫中的信息和最終檢測結果，同時調用測試前編輯好的word模板，生成檢測報告。

3不足與展望

本系統現已投入使用，運行穩定，但是系統本身仍有不足之處。現在保存數據時使用的是txt文本，從編程角度可能更簡單，但是若需要數據回訪時，txt文本則不能很好的勝任，我們計劃接下來用Access數據庫保存數據，既能夠存儲，又能隨時回訪。下一階段我們將對系統進行改進，使得音頻輸入部分的檢測更加規范化。本系統是以WCDMA數字移動通信綜合測試儀為例開發的，實際上，不同制式的數字移動通信綜合測試儀的基本組合、原理和檢測方法大同小異，我們計劃以后將系統推廣到其他制式，包括GSM、TD-SCDMA、CD-MA、TD-LET等，使其能夠適應各類數字移動通信綜合測試儀的檢測工作。

參考文獻：

[1]任子龍，劉杰.基于VisualBasic6.0的信號發生器自動測試系統[J].計測技術，2017（5）.

[2]張琳.基于VISA的電子儀器通用接口研究及應用[D].西安：西安工業大學，2018.

[3]涂鵬.基于GPIB總線的信號發生器自動測試系統軟件設計[D].南京：東南大學，2018.