高效矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀自動(dòng)測(cè)試方法

楊露

摘 要

在工業(yè)級(jí)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)中，矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的應(yīng)用十分廣泛。常規(guī)的測(cè)試或試驗(yàn)等一般沒(méi)有效率要求，僅要求實(shí)現(xiàn)對(duì)指標(biāo)的自動(dòng)測(cè)試及記錄;但對(duì)于批產(chǎn)產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，測(cè)試效率低下往往是產(chǎn)品生產(chǎn)、調(diào)試過(guò)程中拖慢生產(chǎn)進(jìn)度的重要原因。因此，本文針對(duì)如何利用現(xiàn)有資源，通過(guò)測(cè)試方法的改進(jìn)，提高矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀在自動(dòng)測(cè)試中的工作效率進(jìn)行研究，總結(jié)出一些節(jié)約自動(dòng)測(cè)試時(shí)間的方法以供參考。

關(guān)鍵詞

矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀;自動(dòng)測(cè)試;效率提升

中圖分類號(hào)： TP2 ?TN98 ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457 . 2020 . 06 . 78

0 引言

在通信、雷達(dá)、集成電路等領(lǐng)域的微波產(chǎn)品測(cè)試過(guò)程中，基本都需要用到矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀。矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀主要被用來(lái)測(cè)試微波產(chǎn)品的S參數(shù)，從而得到包括增益、時(shí)延、相移、駐波比、1dB壓縮點(diǎn)等指標(biāo)在內(nèi)的所需參數(shù)信息?；谑噶烤W(wǎng)絡(luò)分析儀強(qiáng)大的功能及較高的測(cè)量準(zhǔn)確度，在產(chǎn)品批產(chǎn)測(cè)試中，常常用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀結(jié)合相應(yīng)的測(cè)試軟件，進(jìn)行多項(xiàng)參數(shù)的自動(dòng)測(cè)試。

1 影響測(cè)試效率的因素

為了提高矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試效率，首先要弄清楚影響其效率的點(diǎn)主要是哪些方面。常規(guī)的測(cè)試過(guò)程無(wú)非由狀態(tài)調(diào)用、設(shè)置、掃描、讀取數(shù)據(jù)幾個(gè)主要部分組成。其中狀態(tài)調(diào)用和儀表參數(shù)設(shè)置雖然執(zhí)行時(shí)間較長(zhǎng)，但一般只有測(cè)試開(kāi)始時(shí)運(yùn)行一遍，不在循環(huán)周期內(nèi)，因此基本不對(duì)測(cè)試效率產(chǎn)生影響。特別的，如果在測(cè)試過(guò)程中需要不停地對(duì)儀表參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，那么只有將設(shè)置的參數(shù)數(shù)量降低到最少，例如只變換測(cè)試頻段，而不是將所有參數(shù)都設(shè)置一遍。一般情況下，測(cè)試的循環(huán)周期由掃描和讀數(shù)組成，通過(guò)對(duì)某自動(dòng)測(cè)試軟件中一個(gè)循環(huán)周期內(nèi)的各階段安裝定時(shí)器發(fā)現(xiàn)，在一個(gè)測(cè)試周期中，讀取數(shù)據(jù)的時(shí)間占據(jù)了該周期的80%，是影響測(cè)試效率的主要因素。

掃描時(shí)間是可以由設(shè)置矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的中頻帶寬和點(diǎn)數(shù)來(lái)控制的，通過(guò)合理的設(shè)置中頻帶寬和掃描點(diǎn)數(shù)，可以縮短掃描時(shí)間。雖然中頻帶寬越寬，掃描點(diǎn)數(shù)越少，掃描速度越快，時(shí)間越短，但過(guò)少的掃描點(diǎn)數(shù)和過(guò)寬的中頻帶寬都會(huì)造成測(cè)試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度及穩(wěn)定性下降，因此中頻帶寬及掃描點(diǎn)數(shù)一般與測(cè)試項(xiàng)目相關(guān)，經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)折中得出最優(yōu)設(shè)置，不可隨意變換。

2 優(yōu)化讀數(shù)時(shí)長(zhǎng)的方法

讀取數(shù)據(jù)的時(shí)間即為將矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娔X上的時(shí)間，經(jīng)定時(shí)器測(cè)定，該時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)。如何優(yōu)化讀取數(shù)據(jù)所用時(shí)間，只有兩種途徑，第一種，通過(guò)改變矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的設(shè)置來(lái)縮短每次讀數(shù)所用時(shí)間;第二種，通過(guò)改變測(cè)試流程或方法來(lái)降低讀數(shù)頻率（這種方法多適用于多通道測(cè)量）。

2.1 縮短讀數(shù)時(shí)間

經(jīng)過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，縮短讀數(shù)時(shí)間有以下幾種方法：

（1）單次掃描的模式：在傳統(tǒng)的自動(dòng)測(cè)試中，經(jīng)常利用延時(shí)來(lái)等待讀數(shù)完畢再進(jìn)入下一個(gè)周期，這樣不僅耗時(shí)較長(zhǎng)，且由于不同型號(hào)的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀所需時(shí)間不同，更換不同儀表時(shí)，時(shí)延的設(shè)置需要經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)優(yōu)化，從一定程度上限制了測(cè)試軟件的通用性。設(shè)置單次掃描，再利用系統(tǒng)指令“*opc？”詢問(wèn)是否掃描完畢，就可以準(zhǔn)確的得知掃描完畢的時(shí)間，緊接著進(jìn)行下一步驟，而不需要再利用延時(shí)來(lái)等待掃描或讀數(shù)結(jié)束，可以有效降低讀數(shù)時(shí)間。

（2）把所有跡線放在一個(gè)窗口中：為了提高測(cè)試效率，在自動(dòng)測(cè)試中往往會(huì)同時(shí)設(shè)置多條跡線，分布在多個(gè)窗口，以達(dá)到一次測(cè)量多個(gè)參數(shù)的目的。但試驗(yàn)證明，N個(gè)窗口會(huì)使讀數(shù)時(shí)間延長(zhǎng)N倍，因此要想縮短讀數(shù)時(shí)間，就把所有跡線都放在一個(gè)窗口中，關(guān)閉多余窗口，可以有效縮短讀數(shù)時(shí)間。

（3）關(guān)閉顯示界面：在工業(yè)級(jí)批產(chǎn)自動(dòng)化測(cè)試中，往往是無(wú)人值守的，數(shù)據(jù)或圖片可以自動(dòng)存儲(chǔ)，因此矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的界面顯示并不是需項(xiàng)，關(guān)閉顯示界面對(duì)批產(chǎn)自動(dòng)化測(cè)試軟件的實(shí)用性并不會(huì)產(chǎn)生太大影響。但試驗(yàn)證明，關(guān)閉顯示界面可以也可以縮短讀數(shù)時(shí)間1倍左右，因此，在成熟的批產(chǎn)自動(dòng)化測(cè)試程序中，可以關(guān)閉矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的顯示界面。

（4）一次性讀取所有數(shù)據(jù)：由于每讀取一次數(shù)據(jù)均會(huì)占用一定的時(shí)長(zhǎng)，因此一次性讀取所有數(shù)據(jù)，再利用公式將所需數(shù)據(jù)計(jì)算出來(lái)，不僅可以縮短讀數(shù)時(shí)間，還不會(huì)影響測(cè)試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度。例如，要得到幅相數(shù)據(jù)，可以一次性讀出數(shù)據(jù)的全信息，再利用得到的實(shí)部虛部計(jì)算幅度和相位即可。

2.2 降低讀數(shù)頻率

降低讀數(shù)頻率的方式特別適用于多通道、多狀態(tài)測(cè)量。在這種測(cè)量中，每變換一個(gè)通道/狀態(tài)，都需要對(duì)所測(cè)頻段進(jìn)行一次掃描，讀取一次數(shù)據(jù)到電腦控制端。但是如果利用分段測(cè)量/掃描的方式，有多少個(gè)通道/狀態(tài)就設(shè)置多少個(gè)段，每變換一個(gè)通道/狀態(tài)只需掃描一段，整屏數(shù)據(jù)由若干個(gè)段組成，等全部掃描完畢后，再讀取整屏數(shù)據(jù)。這樣就有效降低了讀數(shù)的頻率。

在這種方法中，有幾個(gè)需要注意的地方。首先，為了達(dá)到分段的目的，需要將被測(cè)件與矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的掃描同步。這就需要利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的外觸發(fā)及觸發(fā)完畢端口。外觸發(fā)端口是輸入端口，接收觸發(fā)信號(hào);觸發(fā)完畢端口是輸出端口，在該段掃描完畢后輸出一個(gè)有效電平。通過(guò)對(duì)矢網(wǎng)發(fā)送觸發(fā)信號(hào)和接收觸發(fā)完畢信號(hào)，就可以準(zhǔn)確的與矢網(wǎng)同步起來(lái)，同時(shí)也就不需要再利用延時(shí)來(lái)等待掃描或讀數(shù)完畢了。該部分功能可以利用一個(gè)脈沖發(fā)生器或數(shù)據(jù)采集卡完成。

另外，在自動(dòng)測(cè)試程序的編寫中，還有一些通用的技巧可以提高測(cè)試效率。例如利用TXT而不是EXCEL來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，如果數(shù)據(jù)量大則可利用數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)存儲(chǔ);將所有的自編函數(shù)封裝好放在一個(gè)文件中，主程序僅實(shí)現(xiàn)流程控制及函數(shù)調(diào)用能夠的功能等等，都可以在一定程度上提高程序的執(zhí)行效率。

3 結(jié)論

以上方法均經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，在實(shí)際使用中，還需要依據(jù)項(xiàng)目測(cè)試的具體要求，選取合適的測(cè)試方法，優(yōu)化儀表各項(xiàng)配置參數(shù)，得到準(zhǔn)確、穩(wěn)定的測(cè)試結(jié)果，在此基礎(chǔ)上，再利用一些技巧、方法進(jìn)行效率的提升，最終才能形成一個(gè)成熟的測(cè)試軟件。

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