基于LabView的功放模块自动化测试系统设计

陈宝林

（中华通信系统有限责任公司河北分公司，河北 石家庄 050200）

0 引言

功率放大器（简称功放）是通信系统中发送装置的重要组件。传统意义上的功放测试，测试工程师都是手动操作仪器设备，读取并记录测试数据、分析测试结果。在批量生产过程中，手动操作仪器、记录等，会占用大量的人力物力，效率非常低，且人为因素对测试误差的影响比较大，对测试数据的分析是十分不利的[1]。

针对手动测试功放的局限性，用 NI 公司的LabView软件可以轻松完成连接仪器、测试、分析结果并生成报表等工作，大大简化了自动测试软件的开发工作[2]。由于可预先编制测试程序去实现自动测试，程序对仪器进行操作、记录数据并存储测试结果，节省了人力、物力，提高了测试结果的准确性和测试人员的积极性，提高了测试效率[3]。

1 总体设计方案

该自动测试系统是由硬件和软件两部分组成，硬件由计算机、仪器（矢量网络分析仪、信号源、功率计和程控电源）和测试线缆等组成，仪器间通过GPIB/GPIB电缆实现，计算机与仪器间通过USB/ GPIB连接[4]；软件由LavView编写的控制仪器和数据采集的程序组成，通过运行该软件，实现了对仪器的自动控制和测试数据的自动采集和结果分析[5][6]。

1.1 硬件构成

自动测试系统硬件由适合Labv iew软件运行的计算 机、扫 描 枪、GPIB接 口 卡（Agilent 82357A USB/GPIB）、程控电源N6705A、信号源N5181A、矢量网络分析仪54622、功率计4416A、测试夹具、功放模块、射频电缆组成，其中仪器之间的互联采用GPIB/GPIB电缆连接，因被测设备为L波段20 W功放模块，需在功放输出后30 dB衰减器。测试系统硬件基本组成框图如图1所示。

图1 测试系统硬件基本组成框图

计算机和程控电源、矢量网络分析仪、信号源、功率计之间的通信主要是通过GPI B接口总线进行通信。GPIB是HP公司在20世纪60年代末和70 年代初开发的通用仪器控制接口总线标准。测试数据将自动保存为E XCEl格式，输出主要是通过与计算机相连的打印机进行打印输出。

1.2 软件体系结构

该自动测试系统采用LabView作为控制程序的软件支撑平台[7]，所以需先在计算机中安装Win7、NI公司LabView以及安捷伦I/O Libraries 15.5。

我们通过该测试系统实现对多台仪器的控制和数据采集。在测试开始后，首先对每台仪器进行初始化，对仪器的控制通过设置多条I/O Transaction 命令顺序执行。指令的编写需要依据仪器的说明书或相关文件上提供的机器指令，每条指令对应不同的机器操作步骤，根据机器指令可以简单而快速的编写自动测试程序。初始化完毕后会提示设置仪器设备的参数和选择测试项目，设置完毕后，点击“开始测试”后会提示输入产品编号，可以通过扫描枪或手动输入功放编号，即可开始测试，首先根据提示调整功放模块的静态电流和功放的输出功率，设置完成后，系统自动测试的增益、驻波和P-1等测试项目，测试结果将以xl s 格式存储到Excel 表格中，并分析结果是否合格，测试完第1台后会提示更换设备或保存退出的提示。该系统设计分增益测试和功率测试两部分，增益测试主要用矢量网络分析仪实现，软件为仪器校准和增益测试两部分，功率测试主要由信号源和功率计实现。因受篇幅限制本文仅介绍增益测试，图2为labview增益测试软件流程图。

图2 测试软件流程图

2 程序设计和实际应用

打开该“NEA-1340F-20T增益测试”程序，首先会连接仪器，连接成功后会提示输入测试人员和功放编号，输入信息回车后弹出对话框，根据示意图连接设备，因测试设备为功放，示意图中明确提示务必加30 dB固定衰减器，以免烧毁矢量网络分析仪，连接好设备后，加电调整功放的静态电流（该功放按照大纲要求调整为0.36 A），调完后，测试软件自动设置仪器的频率1340 MHz以及1端口输出电平-10 dBm，为了保证设备输出的一致性，调整功放的线性输出均45±0.1 dB之间；调试完增益后，剩余测试均由软件自动完成。测试的频率为1330 MHz、1340 MHz和1350 MHz，在该三个频率下的增益、输入驻波、群时延和1 dB压缩点等。

图3 增益自动测试程序整体界面图

增益测试由仪器设置频率，读 取各频点的Marker值和GroupDelay值。测试完增益，labview设置仪器为测试驻波界面，读取各频点的驻波。1 d B 压缩点的测试方法是设置矢量网络分析仪的模式为功率扫描，设置CW为1340 MHz，power设置Start 为-10 dBm，Stop为10 dBm，设置Reference Level为45 dB，Scale为1 dB/格，通过调整矢网功率并比较矢网上的两个Marker值，压缩1 dB时，记录下该频率下的Marker值。具体Labview实现如图3所示。

3 数据存储结果分析

该测试系统已完成了3，50 0 套功放模块的测试，经过与手动测试数据比对和长期的可靠性测试，记录结果精度高，完全能够胜任该设备测试，测试时间大大缩短，省去了重复操作仪器以及记录测试数据，在批量测试中，只需要按照操作步骤，更换设备和测试电缆，其余工作都交给Labview程序去完成，该自动化测试设计在测试功放模块方面发挥了非常重要的作用。矢量网络分析仪的测试结果记录表如表1所示。传统意义上的测试，测试工程师以手动操作仪器设备，读取并记录测试数据并进行分析，由于手动测试中，人为因素对测试结果误差影响比较大，对测试结果的分析也非常不利[8]。快速发展的今天，我国自动测试化测试技术水平非常高，在批量测试过程中，基本上都是预先编制好程序，通过程序实现对仪器设备的操作、自动存储测试数据并分析判断测试结果，重复繁琐的工作必将取代人工操作[9][10]。

表1 矢量网络分析仪的测试结果记录表

4 结束语