基于GPIB接口的射頻模塊自動(dòng)測(cè)試.doc

基于GPIB接口的射頻模塊自動(dòng)測(cè)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(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的工作原理、系統(tǒng)構(gòu)建、軟件設(shè)計(jì)等。通過(guò)該系統(tǒng)在CDMA移動(dòng)通訊直放站射頻模塊測(cè)試中的應(yīng)用，表明：射頻模塊自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試效果良好，通用性強(qiáng)，很好地解決了傳統(tǒng)射頻模塊測(cè)試中的問(wèn)題。關(guān)鍵詞：GPIB接口；射頻模塊；自動(dòng)測(cè)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(wú)線通訊技術(shù)的高速發(fā)展，促進(jìn)了無(wú)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(cè)試中，一般直接對(duì)射頻儀表進(jìn)行人工手動(dòng)操作、數(shù)據(jù)記錄等，而測(cè)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(duì)測(cè)試人員素質(zhì)要求高，且測(cè)試速度慢、易于造成人為誤差或錯(cuò)誤，已不能滿足批量生產(chǎn)的需要。目前，國(guó)內(nèi)外許多廠家生產(chǎn)的測(cè)量?jī)x器和儀表都配有專門的GPIB標(biāo)準(zhǔn)接口，如果在計(jì)算機(jī)中配上GPIB標(biāo)準(zhǔn)接口卡，將一系列儀器通過(guò)GPIB (General Purpose Interface Bus) 接口與計(jì)算機(jī)連接，組成計(jì)算機(jī)智能控制的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)測(cè)試自動(dòng)化，對(duì)測(cè)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(guò)GPIB接口和計(jì)算機(jī)連接起來(lái)，組成計(jì)算機(jī)智能控制的射頻自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，在直放站的研制、生產(chǎn)過(guò)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(cè)，取得了很好的效果。2自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的組成及特點(diǎn)典型的GPIB自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)主要由計(jì)算機(jī)、GPIB卡和若干臺(tái)（最多14臺(tái)）帶有GPIB接口的儀器通過(guò)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(gè)顯著特點(diǎn)：圖1 射頻模塊自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)連接框圖（1）GPIB接口編程方便，減輕了軟件設(shè)計(jì)負(fù)擔(dān)；（2）提高了測(cè)量性能。利用計(jì)算機(jī)對(duì)帶有GPIB接口的儀器進(jìn)行操作和控制，可實(shí)現(xiàn)各種自動(dòng)校準(zhǔn)、多次測(cè)量平均等要求，從而提高了測(cè)量精度；（3）便于將多臺(tái)帶有GPIB接口的儀器組合起來(lái)，形成較大的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，高效靈活地實(shí)現(xiàn)各種不同的測(cè)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(jì)算機(jī)相連，因此可利用計(jì)算機(jī)對(duì)測(cè)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(lái)儀器采用硬件邏輯很難解決或無(wú)法解決的問(wèn)題迎刃而解；（5）測(cè)試方法簡(jiǎn)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(dòng)測(cè)試。3自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)組態(tài)及功能3.1 GPIB接口介紹GPIB是一個(gè)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(cè)試系統(tǒng)中每個(gè)設(shè)備（包括GPIB卡）需有一個(gè)唯一的地址，地址范圍030，通常GPIB卡的地址為0。在某一時(shí)刻，只有一個(gè)設(shè)備為講者，即發(fā)送命令者，一個(gè)或多個(gè)聽者，數(shù)據(jù)串在總線上按照地址號(hào)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(guò)鏈接NI提供的VISA驅(qū)動(dòng)程序，應(yīng)用API接口函數(shù)調(diào)用測(cè)試儀器的操作指令對(duì)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(dòng)程序使用流程框圖采用VISA方式在Windiws平臺(tái)上對(duì)GPIB進(jìn)行編程，VISA（VXI Plug and Play）是虛擬儀器軟件結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)稱，是NI公司提供的GPIB卡的接口程序庫(kù)。軟件中功能模塊使用VISA session參數(shù)，VISA session是每次程序操作過(guò)程的唯一標(biāo)識(shí)符，它標(biāo)識(shí)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(jì)算機(jī)主要調(diào)用的VISA接口函數(shù)為：函數(shù)名稱說(shuō)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(cè)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(cè)試儀器中讀取同步測(cè)試數(shù)據(jù)ViStatus ViClose(ViObject vi)關(guān)閉特定的GPIB設(shè)備3.2自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)連接方式利用測(cè)試計(jì)算機(jī)、GPIB接口卡、射頻信號(hào)源、頻譜儀、發(fā)射機(jī)測(cè)試儀、矢網(wǎng)分析儀和待測(cè)射頻模塊通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的GPIB線纜與計(jì)算機(jī)串并口電纜組成自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，如圖3所示。圖3 射頻模塊自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)連接圖首先，計(jì)算機(jī)通過(guò)串口向直放站或通過(guò)并口向各射頻模塊發(fā)送控制信號(hào)，使得被測(cè)直放站或被測(cè)模塊工作在特定條件下，接著，計(jì)算機(jī)控制GPIB卡向射頻信號(hào)源或矢網(wǎng)分析儀發(fā)送命令，控制其輸出指定的信號(hào)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(cè)試儀或矢網(wǎng)分析儀發(fā)送控制命令，控制其在指定測(cè)量模式對(duì)射頻模塊（下行功放）的輸出信號(hào)進(jìn)行測(cè)量。為避免射頻模塊輸出信號(hào)過(guò)大，損壞測(cè)試儀表，應(yīng)將射頻模塊的輸出信號(hào)進(jìn)行30 dB衰減后，通過(guò)GPIB口從測(cè)試儀表接口實(shí)時(shí)讀取測(cè)量數(shù)據(jù)，并將測(cè)試數(shù)據(jù)與相應(yīng)測(cè)試項(xiàng)的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，給出測(cè)試結(jié)果指示。3.3自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)說(shuō)明(1) 測(cè)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(cè)試模塊的需要，本系統(tǒng)采用Microfost Office的Access本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)對(duì)測(cè)試項(xiàng)、測(cè)試模塊等進(jìn)行配置管理，創(chuàng)建的數(shù)據(jù)庫(kù)表主要有測(cè)試模塊信息庫(kù)、儀表信息庫(kù)、測(cè)試模塊配置、測(cè)試項(xiàng)的測(cè)試配置庫(kù)、測(cè)試結(jié)果庫(kù)等，在軟件開發(fā)中，合理利用了觸發(fā)器、過(guò)程、事務(wù)處理、通用SQL等方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的有效訪問(wèn)。另外，對(duì)測(cè)試配置的管理直接關(guān)系到本測(cè)試系統(tǒng)的兼容性，在軟件設(shè)計(jì)中，對(duì)測(cè)試配置模塊進(jìn)行了重點(diǎn)設(shè)計(jì)，示意圖如圖5所示：圖4 測(cè)試系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)框圖圖5 測(cè)試配置模塊示意圖圖(2）對(duì)于一個(gè)測(cè)試項(xiàng)目，測(cè)試軟件需要對(duì)其測(cè)試流程、儀器工作模式、信號(hào)源輸出信號(hào)、被測(cè)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(shuō)明某測(cè)試項(xiàng)的軟件設(shè)計(jì)流程。圖6 ATT控制精度測(cè)試軟件設(shè)計(jì)流程框圖3.4自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)功能自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的參數(shù)配置界面如圖7所示，通過(guò)對(duì)特定射頻模塊測(cè)試條件、技術(shù)指標(biāo)正確合理的配置，可實(shí)現(xiàn)多種類型射頻模塊的自動(dòng)測(cè)試，界面中還顯示了測(cè)試框圖，指導(dǎo)測(cè)試人員對(duì)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行正確的連接。自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)可完成射頻模塊以下性能指標(biāo)的自動(dòng)測(cè)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(cè)試時(shí)，可以選擇單項(xiàng)性能測(cè)試，也可以選擇所有測(cè)試項(xiàng)自動(dòng)測(cè)試；測(cè)試過(guò)程中，當(dāng)測(cè)試不合格時(shí)，可以通過(guò)儀器編程技術(shù)對(duì)測(cè)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(cè)；測(cè)試完成后，將對(duì)應(yīng)測(cè)試項(xiàng)的測(cè)量數(shù)據(jù)顯示在相應(yīng)的表格中。另外，自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)可對(duì)測(cè)試項(xiàng)進(jìn)展情況和測(cè)量結(jié)果進(jìn)行顯示，測(cè)試不合格時(shí)，給出相應(yīng)的提示信息，測(cè)試完成后，可打印符合規(guī)范的測(cè)試報(bào)告，并將測(cè)試數(shù)據(jù)存數(shù)據(jù)庫(kù)，也可以用OLE方法將測(cè)試報(bào)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(dòng)測(cè)試系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用于CDMA800M、GSM900M和GSM1.8G三類移動(dòng)通信直放站批量生產(chǎn)調(diào)測(cè)中。在測(cè)試過(guò)程中，充分體現(xiàn)了穩(wěn)、準(zhǔn)、快的特點(diǎn)。它不但能夠完成所有傳統(tǒng)的測(cè)試，而且還有一些特殊的功能，如：測(cè)試結(jié)果的處理、存貯以及遠(yuǎn)程測(cè)試及診斷等，并能夠幫助設(shè)計(jì)人員分析和解決設(shè)計(jì)及測(cè)試過(guò)程中的一些問(wèn)題、同時(shí)在測(cè)試過(guò)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(wèn)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)