射频通信测试仪自动检测系统的实现

舒峦

摘要：射频通信测试仪是由信号发生器、射频分析仪、音频发生器、音频分析仪等构成的综合性测试仪器。由于其集成度高，节约成本，广泛应用于广播电视、家用电器等电子行业的生产及监测。射频通信测试仪测量结果的准确程度直接关系到上述领域的产品质量，由于目前常用的多参数人工手动检测方式效率较低，而且容易出错，本文设计了射频通信测试仪自动检测系统，测试结果表明，该系统较好地解决了人工手动检测方式存在的问题。

关键词：射频通信；测试仪；自动检测；系统

1构成自动检测系统中的硬件情况分析

所研究的测试仪的构成主要应该包括对音频实现分析的模块、能够发出信号的模块、可以发出音频信号的模块、有效计算频率的模块、控制外部状况的模块以及操作箱模块等。因此，该测试仪除了具备自动检测的功能，同时也具备音频分析仪、音频的信号发生仪器以及AM/FM信号发生仪器的相关功能。在生产流程中需要进行监测的有效参数和该测试仪产生的功能息息相关，具体包含如下几个方面：相关信号发生器的电压和频率、交流电压、失真度、AM/FM信号的发生器的绝对电平、相对电平以及解调失真、谐波等。依据《信号发生器》JJG173-2003中的鉴定规则和程序以及《音频分析仪校准规范》JJF1395-2013中提出的自动检测的相关方法，所提供的系统标准器指标要3倍以上高于测试仪，对于检测技术非常满足。

这一系统中主要的硬件构成具体包括电子计算机、多元化音频功能校准器（9100A）、测量接收仪器（FSMR）、失真度测量仪检定装置（DS-1B2）、铷原子的标准频率（PM6681R）、打印机以及多用数字表（2000）等等构成。因此在设计中需要用到的标准器数量十分多，所需要运用的接口总线样式也比较多，具有USB总线以及GPIB总线等等，而测试仪上的接口型号是RS232型号的总线接口，无论是在互操作性还是兼容性、易用性方面都使得自动检测的难度大大提升。因为种种原因，必须通过VISA库进行I/O接口层的开发系统建立，设计出能够满足电子仪器共同使用的接口，增强系统对于硬件多种接口的兼容性，让接口仪器可以直接跟计算机互通信息，使得所建立的测试系统具有更加便捷的硬件平台，在设计中能够实现较高的通用性。

2系统软件设计

2.1软件的总体框架

软件的总体框架是整个自动测试系统的核心，也是系统的主要组成部分。自动测试系统有两种基本的软件体系结构：层次结构和Server/Client结构。由于层次结构相对比较简单，同时也能满足测试的需要，因此本系统采用层次结构模型，每一层都建立在相应的下一层之上，结构清晰，软件体系结构框图如图2所示。

2.1.1驱动程序

仪器驱动程序是为了帮助使用者实现对特定仪器控制与通信的基础。系统软件与测试设备间的信息交互必须以测试设备的驱动程序为基础，驱动程序对测试设备的操作与管理，又是通过调用I/O接口软件提供的函数库实现的。仪器驱动程序基于I/O接口软件之上，是与应用软件通信的中间纽带。

2.1.2应用软件

应用软件完成系统控制、运行的应用程序，由显示模块、控制模块及数据分析处理模块等构成，同时利用了计算机丰富的数据分析与处理功能，来完成各种自动检测任务。I/O接口软件、仪器驱动程序、应用软件就自下而上构成了自动测试系统的软件体系结构。

2.1.3I/O接口软件

计算机要实现对仪器的远程控制，首先应调用相关函数建立与仪器之间的通讯，I/O接口软件是计算机对测试设备进行控制和信息交互的媒介，实现对接口总线与仪器进行相应控制与测试，是自动检测系统的基础与核心。

2.2系统软件流程

系统软件流程图如图3所示。

测试工程师首先需要添加待测仪器的型号，然后选择所需测试的仪器型号，设置标准器及被测仪器的必要信息（如GPIB地址）、获取仪器的串口信息。如果搜索到的仪器与设置的参数不一致，或者GPIB地址有冲突，那么后面的测试程序将无法进行，在这种情况下，只有改变仪器设置并重新搜索仪器，系统才能继续运行。这些信息成功获取后，便可以通过相应测试项目来启动测试，执行测试过程。测试完成后把数据保存到数据显示框中，最后生成报告。系统软件运行流程如下：系统登录初始化；设置被测仪器的相关信息；选择标准器并搜索在线仪器；检查设备状态是否正常；进行测试；测试完毕并正常证书。

2.3系统软件模块设计

本系统是在Windows7环境下采用C#语言开发的，编译程序易于维护，便于日后完善和升级。C#在仪器程控方面以及程序调用和扩展方面有著出色的执行能力，结合VISA库开发电子仪器通用接口作为软件接口层，实现控制PC与仪器间的通信，完成测试仪的自动检测。

系统主要分四个模块：功能控制模块、仪器接口模块、信息录入模块、生成证书模块。

2.3.1仪器接口模块

仪器接口模块负责系统内的通讯，使用VISA函数库中的函数作为I/O接口软件进行测试设备的控制操作，利用VISA函数库的特性，不但兼容不同接口类型或网络机制，而且对不同接口类型连接的仪器的操作类型或函数是一致的，解决了使用多种接口总线所带来的问题。

2.3.2信息录入模块

信息录入模块是测试系统与测试工程师进行信息交互的窗口，负责完成测试项目和测量标准器的选择、仪器状态确认、被检设备信息录入等功能。

2.3.3证书生成模块

证书生成模块负责把测试所得的数据进行保存并生成规定格式的技术报告。它调用信息录入模块中已保存到数据库中的信息和最终检测结果，同时调用测试前编辑好的word模板，生成检测报告。

3不足与展望

本系统现已投入使用，运行稳定，但是系统本身仍有不足之处。现在保存数据时使用的是txt文本，从编程角度可能更简单，但是若需要数据回访时，txt文本则不能很好的胜任，我们计划接下来用Access数据库保存数据，既能够存储，又能随时回访。下一阶段我们将对系统进行改进，使得音频输入部分的检测更加规范化。本系统是以WCDMA数字移动通信综合测试仪为例开发的，实际上，不同制式的数字移动通信综合测试仪的基本组合、原理和检测方法大同小异，我们计划以后将系统推广到其他制式，包括GSM、TD-SCDMA、CD-MA、TD-LET等，使其能够适应各类数字移动通信综合测试仪的检测工作。

参考文献：

[1]任子龙，刘杰.基于VisualBasic6.0的信号发生器自动测试系统[J].计测技术，2017（5）.

[2]张琳.基于VISA的电子仪器通用接口研究及应用[D].西安：西安工业大学，2018.

[3]涂鹏.基于GPIB总线的信号发生器自动测试系统软件设计[D].南京：东南大学，2018.