基于GPIB接口的射頻模塊自動測試.doc

基于GPIB接口的射頻模塊自動測試系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用摘要：本文介紹了基于Windows環(huán)境的射頻模塊自動測試系統(tǒng)的工作原理、系統(tǒng)構(gòu)建、軟件設(shè)計等。通過該系統(tǒng)在CDMA移動通訊直放站射頻模塊測試中的應(yīng)用，表明：射頻模塊自動測試系統(tǒng)的測試效果良好，通用性強(qiáng)，很好地解決了傳統(tǒng)射頻模塊測試中的問題。關(guān)鍵詞：GPIB接口；射頻模塊；自動測試系統(tǒng)The R&D and Application of Automatic Test Systemof Radio Module Based on GPIB InterfaceAbstract:The paper introduces work principle ,system structure and software design of automatic test system of radio module based on Windows .It has been demonstrated that the above-mentioned system can effectively solve the questions existing in the test process of traditional radio module along with excellent effect and generality.Key words : GPIB interface , Radio module , Automatic test system1引言無線通訊技術(shù)的高速發(fā)展，促進(jìn)了無線通訊模塊的研制和批量生產(chǎn)。在傳統(tǒng)的射頻模塊調(diào)試、測試中，一般直接對射頻儀表進(jìn)行人工手動操作、數(shù)據(jù)記錄等，而測試中所使用的儀器設(shè)備種類繁多、功能各異、關(guān)聯(lián)性差、操作不便，不僅對測試人員素質(zhì)要求高，且測試速度慢、易于造成人為誤差或錯誤，已不能滿足批量生產(chǎn)的需要。目前，國內(nèi)外許多廠家生產(chǎn)的測量儀器和儀表都配有專門的GPIB標(biāo)準(zhǔn)接口，如果在計算機(jī)中配上GPIB標(biāo)準(zhǔn)接口卡，將一系列儀器通過GPIB (General Purpose Interface Bus) 接口與計算機(jī)連接，組成計算機(jī)智能控制的自動測試系統(tǒng)，實現(xiàn)測試自動化，對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的處理，這樣就能收到事半功倍的效果。為此，我們將一系列射頻儀器通過GPIB接口和計算機(jī)連接起來，組成計算機(jī)智能控制的射頻自動測試系統(tǒng)，在直放站的研制、生產(chǎn)過程中用于上、下行功放、上、下行低噪放和整機(jī)系統(tǒng)的調(diào)測，取得了很好的效果。2自動測試系統(tǒng)的組成及特點典型的GPIB自動測試系統(tǒng)主要由計算機(jī)、GPIB卡和若干臺（最多14臺）帶有GPIB接口的儀器通過標(biāo)準(zhǔn)的GPIB線纜組成，連接框圖如圖1所示，系統(tǒng)具有以下5個顯著特點：圖1 射頻模塊自動測試系統(tǒng)連接框圖（1）GPIB接口編程方便，減輕了軟件設(shè)計負(fù)擔(dān)；（2）提高了測量性能。利用計算機(jī)對帶有GPIB接口的儀器進(jìn)行操作和控制，可實現(xiàn)各種自動校準(zhǔn)、多次測量平均等要求，從而提高了測量精度；（3）便于將多臺帶有GPIB接口的儀器組合起來，形成較大的自動測試系統(tǒng)，高效靈活地實現(xiàn)各種不同的測試任務(wù)，而且組建和拆散靈活，使用方便；（4）便于擴(kuò)展傳統(tǒng)儀器的功能。由于儀器和計算機(jī)相連，因此可利用計算機(jī)對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行更加靈活、方便的傳輸、處理、綜合、利用和顯示，使原來儀器采用硬件邏輯很難解決或無法解決的問題迎刃而解；（5）測試方法簡便直觀，人機(jī)界面更加友好，非專業(yè)人員也可以運(yùn)用該系統(tǒng)進(jìn)行自動測試。3自動測試系統(tǒng)組態(tài)及功能3.1 GPIB接口介紹GPIB是一個數(shù)字化24腳并行總線，其中16根為TTL并行總線，包括8根雙向數(shù)據(jù)線、5根控制線、3根握手線，另8根為地線和屏蔽線?；贕PIB接口的測試系統(tǒng)中每個設(shè)備（包括GPIB卡）需有一個唯一的地址，地址范圍030，通常GPIB卡的地址為0。在某一時刻，只有一個設(shè)備為講者，即發(fā)送命令者，一個或多個聽者，數(shù)據(jù)串在總線上按照地址號從講者向聽者傳送。NI公司生產(chǎn)的即插即用PCI總線IEEE 488.2 GPIB接口卡是符合VISA(Virtual Instrument Software Architecture)標(biāo)準(zhǔn)的GPIB接口卡。在Win98/Win95/WinNT操作系統(tǒng)、VB/VC/Borland Delphi/Borland C+ Builder等編程環(huán)境中，通過鏈接NI提供的VISA驅(qū)動程序，應(yīng)用API接口函數(shù)調(diào)用測試儀器的操作指令對儀表進(jìn)行操作或控制。在Borland C+ Builder中使用GPIB卡的流程框圖如圖2所示：圖3 GPIB卡驅(qū)動程序使用流程框圖采用VISA方式在Windiws平臺上對GPIB進(jìn)行編程，VISA（VXI Plug and Play）是虛擬儀器軟件結(jié)構(gòu)的簡稱，是NI公司提供的GPIB卡的接口程序庫。軟件中功能模塊使用VISA session參數(shù)，VISA session是每次程序操作過程的唯一標(biāo)識符，它標(biāo)識了與之通訊的設(shè)備名稱以及進(jìn)行I/O操作必需的配置信息。在本系統(tǒng)中，計算機(jī)主要調(diào)用的VISA接口函數(shù)為：函數(shù)名稱說明ViStatus ViOpenDefaultRM(ViPSession sesn)Visa系統(tǒng)初始化，打開GPIB接口設(shè)備ViStatus ViOpen(ViSession sesn, ViRSRC rsrcName, ViAccessMode accessMode, ViUInt32 timeout, ViPsession vi)打開特定的GPIB儀器ViStatus ViPrintf(ViSession vi,ViString WriteFmt,)向測試儀器發(fā)送指定格式的命令ViStatus ViRead(ViSession vi,ViPBuf buf,ViUInt32 Count,ViPUInt32 retCount)從測試儀器中讀取同步測試數(shù)據(jù)ViStatus ViClose(ViObject vi)關(guān)閉特定的GPIB設(shè)備3.2自動測試系統(tǒng)連接方式利用測試計算機(jī)、GPIB接口卡、射頻信號源、頻譜儀、發(fā)射機(jī)測試儀、矢網(wǎng)分析儀和待測射頻模塊通過標(biāo)準(zhǔn)的GPIB線纜與計算機(jī)串并口電纜組成自動測試系統(tǒng)，如圖3所示。圖3 射頻模塊自動測試系統(tǒng)連接圖首先，計算機(jī)通過串口向直放站或通過并口向各射頻模塊發(fā)送控制信號，使得被測直放站或被測模塊工作在特定條件下，接著，計算機(jī)控制GPIB卡向射頻信號源或矢網(wǎng)分析儀發(fā)送命令，控制其輸出指定的信號到射頻模塊（下行功放）的輸入端，最后，控制GPIB卡向頻譜儀、發(fā)射機(jī)測試儀或矢網(wǎng)分析儀發(fā)送控制命令，控制其在指定測量模式對射頻模塊（下行功放）的輸出信號進(jìn)行測量。為避免射頻模塊輸出信號過大，損壞測試儀表，應(yīng)將射頻模塊的輸出信號進(jìn)行30 dB衰減后，通過GPIB口從測試儀表接口實時讀取測量數(shù)據(jù)，并將測試數(shù)據(jù)與相應(yīng)測試項的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行對比，給出測試結(jié)果指示。3.3自動測試系統(tǒng)軟件設(shè)計說明(1) 測試系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。由于要兼容不同種類直放站、測試模塊的需要，本系統(tǒng)采用Microfost Office的Access本地數(shù)據(jù)庫對測試項、測試模塊等進(jìn)行配置管理，創(chuàng)建的數(shù)據(jù)庫表主要有測試模塊信息庫、儀表信息庫、測試模塊配置、測試項的測試配置庫、測試結(jié)果庫等，在軟件開發(fā)中，合理利用了觸發(fā)器、過程、事務(wù)處理、通用SQL等方法，實現(xiàn)了對數(shù)據(jù)庫的有效訪問。另外，對測試配置的管理直接關(guān)系到本測試系統(tǒng)的兼容性，在軟件設(shè)計中，對測試配置模塊進(jìn)行了重點設(shè)計，示意圖如圖5所示：圖4 測試系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)框圖圖5 測試配置模塊示意圖圖(2）對于一個測試項目，測試軟件需要對其測試流程、儀器工作模式、信號源輸出信號、被測模塊工作狀態(tài)等進(jìn)行控制，圖6以ATT控制范圍及精度為例，說明某測試項的軟件設(shè)計流程。圖6 ATT控制精度測試軟件設(shè)計流程框圖3.4自動測試系統(tǒng)功能自動測試系統(tǒng)的參數(shù)配置界面如圖7所示，通過對特定射頻模塊測試條件、技術(shù)指標(biāo)正確合理的配置，可實現(xiàn)多種類型射頻模塊的自動測試，界面中還顯示了測試框圖，指導(dǎo)測試人員對測試系統(tǒng)進(jìn)行正確的連接。自動測試系統(tǒng)可完成射頻模塊以下性能指標(biāo)的自動測試。（1）增益與帶內(nèi)平坦度（2）輸入、輸出駐波（3）最大輸出功率（4）三階交調(diào)（5）ALC控制功能（6）ATT控制范圍及控制精度（7）輸入輸出駐波（8）波形質(zhì)量（7）雜散輻射（8）帶外增益測試時，可以選擇單項性能測試，也可以選擇所有測試項自動測試；測試過程中，當(dāng)測試不合格時，可以通過儀器編程技術(shù)對測試儀器的顯示界面進(jìn)行抓圖并存貯，以供研發(fā)人員調(diào)測；測試完成后，將對應(yīng)測試項的測量數(shù)據(jù)顯示在相應(yīng)的表格中。另外，自動測試系統(tǒng)可對測試項進(jìn)展情況和測量結(jié)果進(jìn)行顯示，測試不合格時，給出相應(yīng)的提示信息，測試完成后，可打印符合規(guī)范的測試報告，并將測試數(shù)據(jù)存數(shù)據(jù)庫，也可以用OLE方法將測試報告直接輸出到Word文檔中，為電子化辦公提供了方便。圖7 參數(shù)配置界面4總 結(jié)該自動測試系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用于CDMA800M、GSM900M和GSM1.8G三類移動通信直放站批量生產(chǎn)調(diào)測中。在測試過程中，充分體現(xiàn)了穩(wěn)、準(zhǔn)、快的特點。它不但能夠完成所有傳統(tǒng)的測試，而且還有一些特殊的功能，如：測試結(jié)果的處理、存貯以及遠(yuǎn)程測試及診斷等，并能夠幫助設(shè)計人員分析和解決設(shè)計及測試過程中的一些問題、同時在測試過程中給予必要的提示以提醒人們注意容易忽視的一些“小問題”。參 考 文 獻(xiàn)1Charlie Calvert, et al.(美)著，徐科等譯. C+ Builder 應(yīng)用開發(fā)大全，清華大學(xué)