步进衰减器S参数自动化测试程序的设计和应用

周敏

【摘要】 本文介绍步进衰减器S参数自动化测试程序的原理和设计，在无需人工操作网络分析仪的情况下，让自动化测试程序通过与矢量网络分析仪的接口协议和命令来控制网络分析仪，从而达到批量测量被测件的衰减量，驻波比等微波S参数的目标。

【关键词】 步进衰减器 S参数 自动化测试程序

一、引言

“步进衰减器在检验时需要测试在典型通信频段如800MHz，900MHz，1800MHz，2100MHz的每一步级衰减单元的S参数，包括正向插入损耗（即0dB时的S21），反向插入损耗（即0dB时的S12），正向驻波比（S11），反向驻波比（S22），正向衰减量（即各衰减单元的S21），反向衰减量（S12）。以及频带内插损最大值，驻波最大值，衰减量最大值，判断这些数据是否满足技术指标并储存测试曲线。因此，开发一种自动化测试程序来控制整个测量过程，将会极大地提高测试效率和测试速度，同时能最大限度的减少人为因素，并保证测试的准确性。

二、自动化测试程序的原理及组成

自动化测试程序采用Visual Basic6.0软件平台进行设计开发，通过GPIB接口对网络仪进行控制。在软件的设计中，采用了自顶向下的树形结构，并且引入模块化的设计思想。在开发平台Visual Basic 6.0上按软件设计流程图（见下图）编制完成了自动化测试软件开发工作，通过预先设置好初始参数（如：起始频率、终止频率、被检步进衰减器型号和序号等），系统在计算机的控制下，运行自动测试、数据采集、数据处理、存盘输出等子程序，实现全频段的自动测试和数据输出。

步进衰减器自动化测试程序的特点：

1、软件采用模块化、结构化的设计。2、软件采用数据库结构，采用堆叠式模块组成，各模块独立完成相应功能，编程扩展方便，全开放。3、用户接口支持多窗口操作，具有友好的用户界面。4、软件功能的开发均以满足步进衰减器测试过程的实际需要为目标，具有良好的可操作性和可维护性，并具有高度的灵活性和扩展性，便于软件系统的维护和升级。5、通讯方式采用LAN通讯，传输速度快。同时可提供COM串口、GPIB、USB接口通讯等。

自动化测试的软件配置：

操作系统软件采用Windows XP，该操作系统为实时多任务操作系统， 勿需特殊开发即满足应用要求。操作系统具有以下特点：

1、为提高计算机利用率和响应时间，操作系统具有优先權为基础的任务调度执行，资源管理分配以及任务间通讯和控制手段，优先级有32级。2、具有输入输出设备的直接控制能力。3、能有效地执行高级语言程序。4、能执行诊断检查，故障自动切除。5、对系统的启动、终止、监视、组态和其他联机活动有交互式语言和命令程序支持。6、通过任务名称、数据名称和操作标号实现软件相互连接7、为系统生成提供服务。

自动化测试软件和网络分析仪部分通讯接口命令：

1、CALC1：PAR1：SEL+回车换行

通道切换

2、CALC1：FREQ：DATA？+回车换行

读取曲线固定点（默认设置为201个数据点）的频率

读取当前通道的所有曲线点的所有值（如果采用默认点201个点，那么，读出的数据返回值为201组，每组的第一个数据代表插入损耗或者驻波比，第二个数据为无效数据，数据通过逗号分开）。

3、MMEM：STOR：IMAGE “D：IMAGE01.png”+回车换行

保存网络分析仪屏幕上的图形。

注释：第11条命令和第12条命令组合使用，可以对被选择的通道进行校零

4、CALC1：MATH：FUNC：NORM+回车换行

调回校准曲线（在此之前，需要切换到对应的通道）

5、SYST：BEEP：WARN：STAT OFF+回车换行

关闭蜂鸣

三、数据采集与输出

按照上述测试表格，我们通过手工和运用自动化测试程序两种方式，通过实际测量一个0-50dB衰减器的S参数并存储曲线，手工测试需要22分钟，通过自动化测试程序只需要2分钟，测试效率的提高是显而易见的。

四、结束语

本文自动化测试程序通过计算机控制网络分析仪，达到批量测量被测件的衰减量，驻波比等微波S参数的目标，可以有效地提高测试效率，并保证测试的准确性。该程序还可以推广到大部分微波器件或子系统的S参数测量，数据保存，分析和报表输出。

参 考 文 献

[1] 赵春晖. 现代微波技术基础. 哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2000

[2] 董树义. 微波测量技术[M].北京： 北京理工大学出版社，1990

[3] 汤世贤. 微波测量[M] 修订版.北京： 国防工业出版社，1991

[4] 刘延军. 矢量网络分析仪测量机理[C]. 电子测量及仪器学术研讨会论文集， 2002，