衛(wèi)星導(dǎo)航抗干擾射頻單板自動(dòng)化測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘"要：針對衛(wèi)星導(dǎo)航抗干擾射頻單板人工測試過程較復(fù)雜且難以快速批量測試的問題，提出了基于C#與STM32的衛(wèi)星導(dǎo)航抗干擾射頻單板自動(dòng)化測試系統(tǒng)。首先，通過自動(dòng)化測試軟件與STM32主控制器數(shù)據(jù)通信控制射頻開關(guān)電路進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，然后將采集數(shù)據(jù)與多次人工測試結(jié)果對比分析，形成多項(xiàng)校準(zhǔn)參數(shù)并應(yīng)用于測試系統(tǒng)，最后通過批量測試驗(yàn)證系統(tǒng)測試結(jié)果準(zhǔn)確性。通過批量試驗(yàn)數(shù)據(jù)證明各項(xiàng)測量指標(biāo)誤差均小于2.5%，測試效率較人工測試提升至少3.3倍，具有較高測量精度和效率。同時(shí)，該自動(dòng)化測試系統(tǒng)對測試單板有過壓過流保護(hù)功能，能有效保護(hù)被測單板不被損壞，綜合整體性能具有良好的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：過流保護(hù)；射頻開關(guān)；數(shù)據(jù)采集；數(shù)據(jù)通信；自動(dòng)化測試

中圖分類號：TP29，TN710"""""文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Design"and"Implementation"of"Automatic"Test"System"

for"Satellite"Navigation"AntiInterference"RF"Board

WU"Hailong，SONG"He，YANG"Kun

（Shanghai"Huace"Navigation"Technology"Co.，"Ltd.，"Shanghai"201703，China）

Abstract：Aiming"at"the"problem"that"the"manual"test"process"of"satellite"navigation"antiinterference"RF"Board"is"complex"and"difficult"to"test"in"batches"efficiently，"an"automatic"test"system"for"satellite"navigation"antiinterference"RF"Board"based"on

C#"and"STM32"is"proposed."Firstly，"through"the"automatic"test"software，"the"equipment"communicates"with"the"STM32"main"controller"to"controlnbsp;the"RF"switch"circuit"for"data"acquisition."Then，"the"collected"data"is"compared"and"analyzed"with"multiple"manual"test"results"to"form"a"number"of"calibration"parameters"and"is"applied"to"the"test"system."Finally，"the"accuracy"of"the"system"test"results"is"verified"by"batch"test."Through"batch"test"data，"it"is"proved"that"the"error"of"each"measurement"index"is"less"than"2.5%，"and"the"test"efficiency"is"at"least""3.3"times"higher"than"that"of"manual"test，"with"high"measurement"accuracy"and"efficiency."At"the"same"time，"the"automatic"test"system"has"overvoltage"and"overcurrent"protection"for"the"test"board."It"can"effectively"protect"the"tested"board"from"damage，"and"has"a"good"application"prospect"in"terms"of"its"overall"performance.

Key"words：overcurrent"protection;"RF"switch;"data"acquisition;"data"communication;"automatic"test

早在2000年，中國投入建設(shè)第一代北斗導(dǎo)航系統(tǒng)，時(shí)至2020年6月，北斗三代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)組網(wǎng)完成，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)并非只是用于導(dǎo)航和軍事，而在人們的日常生活中也變得不可或缺，為用戶提供實(shí)時(shí)導(dǎo)航服務(wù)、定位服務(wù)、授時(shí)服務(wù)，以及短報(bào)文通信等。

衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)起初的設(shè)計(jì)目的是為人類提供全天候精準(zhǔn)位置信息服務(wù)，未能充分考慮復(fù)雜電磁環(huán)境下的接收機(jī)工作的問題，并且衛(wèi)星所發(fā)射信號的載波頻率以及調(diào)制方式等信息是公開的，容易受到人為設(shè)計(jì)的干擾影響[1]。特別是對于軍事領(lǐng)域來說，衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與武器系統(tǒng)直接關(guān)聯(lián)，擁有信息化戰(zhàn)爭中導(dǎo)航資源的掌控權(quán)是信息作戰(zhàn)取勝的關(guān)鍵點(diǎn)[2-4]。

為提高復(fù)雜環(huán)境下衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的抗干擾性能，天線陣一般采用多陣元方式[5-6]。多陣元的設(shè)計(jì)意味著存在多路下變頻和中頻采樣電路，這對具有多路通道產(chǎn)品的批量測試提出了更高的要求。對于硬件電路設(shè)計(jì)而言，涉及多通道的信號測量，尤其涉及射頻板的信號測量，其中包括下變頻信號、上變頻信號、時(shí)鐘信號、本振信號、饋電電壓測量等。人工測試的效率較低，并且對測試人員對儀器的操作水平也有一定的要求[7]，加之目前市場存在的單板測試系統(tǒng)不能兼容本文所涉及的射頻單板測試[8]。為提升產(chǎn)品批量測試效率和測量準(zhǔn)確度，本文設(shè)計(jì)了一種具有過壓過流保護(hù)功能[9]的射頻單板自動(dòng)化測試系統(tǒng)，它能夠在提升工作效率的同時(shí)保證信號采集的準(zhǔn)確度，為抗干擾相關(guān)產(chǎn)品的批量生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

1"總體方案設(shè)計(jì)

衛(wèi)星導(dǎo)航抗干擾射頻單板自動(dòng)化測試系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖如圖1所示，系統(tǒng)主要由儀器設(shè)備與信號采集兩部分構(gòu)成。儀器設(shè)備部分包括運(yùn)行自動(dòng)化測試軟件的電腦、三層交換機(jī)、信號源、頻譜儀、程控穩(wěn)壓源、串口服務(wù)器，信號采集部分包括信號轉(zhuǎn)接板、電源電路模塊、MCU主控制器核心板、多路選擇器板以及待測射頻單板。

1.1"儀器設(shè)備部分控制流程

儀器設(shè)備部分采用三層交換機(jī)連接信號源、頻譜儀、串口服務(wù)器和PC。其自動(dòng)化測試基本控制流程為PC運(yùn)行自動(dòng)化測試軟件，通過各儀器設(shè)備的IP地址，軟件向各個(gè)設(shè)備發(fā)送控制指令，實(shí)現(xiàn)對各種儀器的控制和數(shù)據(jù)采集[10]。

PC自動(dòng)化測試軟件的主要功能是根據(jù)用戶制定相應(yīng)的測試流程，根據(jù)測試流程控制信號源產(chǎn)生所需頻率輸出，然后通過指定通信協(xié)議采集頻譜儀觀測數(shù)據(jù)，最后通過串口服務(wù)器與MCU主控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，進(jìn)而控制多路選擇器板進(jìn)行通道切換和讀取MCU主控制器采集的各項(xiàng)參數(shù)，并最終形成測試報(bào)表。

信號源在自動(dòng)化測試系統(tǒng)中是不可缺少的組成部分，其主要功能是根據(jù)測試軟件上流程所制定的參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的配置，并輸出射頻信號至多路選擇器板，為待測射頻單板提供信號輸入。

頻譜儀在自動(dòng)化測試系統(tǒng)中的作用十分重要，其主要功能是采集多路選擇器的輸出端信號，該信號根據(jù)選通路的不同，需要先設(shè)置為對應(yīng)的參數(shù)，然后PC主動(dòng)發(fā)送采集指令獲取頻譜儀采集的數(shù)據(jù)并存儲分析。

1.2"數(shù)據(jù)采集部分基本原理

數(shù)據(jù)采集部分的核心控制與通信功能由MCU主控制器實(shí)現(xiàn)，核心控制由STM32F103核心板、過壓過流保護(hù)電路以及電流檢測電路組成。MCU核心控制器通過串口與PC進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，接收來自PC的控制指令并執(zhí)行相應(yīng)的操作，包括饋電電壓采集、多路選擇器板通道控制、各模塊工作電流采集、待測射頻單板的芯片參數(shù)配置和通道增益控制、采集數(shù)據(jù)液晶顯示屏實(shí)時(shí)更新等功能。

信號轉(zhuǎn)接板除了轉(zhuǎn)接信號之外，還為整個(gè)系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電壓和電流，并且在電壓和電流異常時(shí)保護(hù)電路能夠生效從而使待測射頻單板避免過壓損壞。此外，轉(zhuǎn)接板電路設(shè)計(jì)添加了功耗檢測電路，能夠準(zhǔn)確檢測各個(gè)模塊的工作電壓和電流，檢測到異常時(shí)會經(jīng)MCU主控制器控制斷電保護(hù)被測單板。

2"自動(dòng)化測試系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1"多路選通器模塊設(shè)計(jì)

待測射頻單板的通道數(shù)量通常比較多，傳統(tǒng)的單路測試方式難以滿足要求[11-12]。這就需要單輸入多輸出的電路來實(shí)現(xiàn)多個(gè)通道的選通，簡化測試流程，減少人工干預(yù)。本文設(shè)計(jì)的多路選通器模塊采用游隼半導(dǎo)體的PE42412射頻開關(guān)芯片，PE42412具有隔離度高、通道切換迅速、插損低的特點(diǎn)。多路選通器設(shè)計(jì)最大支持20通路信號的切換選擇，電路設(shè)計(jì)框圖如圖2所示。

圖2所示的左側(cè)芯片的第11路連接右側(cè)芯片的RFC引腳，遂左側(cè)芯片支持10路對外輸出和1路內(nèi)部信號傳輸，第12路未對外連接。右側(cè)芯片支持10路信號對外輸出，其中第11和12路未對外連接。兩片PE42412芯片控制引腳連接至MCU控制器的GPIO，MCU控制器采用意法半導(dǎo)體的STM32F103作為主控芯片，通過GPIO輸出的不同邏輯值控制PE42412的通路選擇，最終實(shí)現(xiàn)20通路的射頻開關(guān)功能。

2.2"過壓過流二次保護(hù)電路設(shè)計(jì)

過壓過流保護(hù)電路設(shè)計(jì)采用多次保護(hù)的措施實(shí)現(xiàn)對負(fù)載器件的保護(hù)功能，系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖如圖3所示，系統(tǒng)主要包括三部分：DCDC降壓模塊、MCU主控制器和過壓過流保護(hù)電路，MCU主控制器和過壓過流保護(hù)電路的供電采用DCDC降壓模塊產(chǎn)生的3.3"V電壓，MCU主控制器與過壓過流保護(hù)電路連接方式采用GPIO連接PW1555的使能信號，進(jìn)而控制負(fù)載電壓的輸出，采用IIC總線連接INA3221，獲取相關(guān)寄存器參數(shù)，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為負(fù)載電流數(shù)據(jù)[13]，INA3221具有三路負(fù)載功率檢測功能。

過壓過流保護(hù)電路設(shè)計(jì)主要采用PW1555芯片和INA3221芯片，實(shí)現(xiàn)過壓過流雙重保護(hù)設(shè)計(jì)的工作模式，其中PW1555芯片實(shí)現(xiàn)過壓和過流保護(hù)功能，其可以通過配置電阻設(shè)置限制電壓電流值。INA3221芯片實(shí)現(xiàn)檢測負(fù)載電流功能，MCU主控制器讀取其相關(guān)寄存器的參數(shù)，根據(jù)電路設(shè)計(jì)將參數(shù)轉(zhuǎn)換為其負(fù)載電流數(shù)據(jù)。根據(jù)負(fù)載電流的情況，MCU主控制器控制PW1555的使能信號，進(jìn)而根據(jù)負(fù)載情況保護(hù)后級負(fù)載電路安全。

DCDC降壓模塊設(shè)計(jì)采用TI公司的TPS62111芯片，該芯片采用寬幅電壓輸入，支持3.1"V至17"V的輸入電壓，同時(shí)具有較高轉(zhuǎn)換效率，轉(zhuǎn)換效率高達(dá)95%，本文設(shè)計(jì)的電路采用固定3.3"V的輸出電路，電路原理圖如圖4所示。

可編程限流開關(guān)PW1555作為過壓過流保護(hù)電路的第一級保護(hù)，具有輸入電壓范圍選擇和輸出電壓鉗位設(shè)計(jì)，集成了保護(hù)N溝道FET極低RDS有助于提升電源轉(zhuǎn)換效率，同時(shí)該芯片提供過熱保護(hù)和過壓過流保護(hù)功能，其原理圖如圖5所示。

PW1555的過壓過流保護(hù)功能，通過采用電阻配置的方式實(shí)現(xiàn)，其中過壓保護(hù)需要通過改變VOVP引腳的輸入狀態(tài)來控制過壓保護(hù)閾值，在圖5中通過電阻R1進(jìn)行控制。如表1所示，根據(jù)設(shè)計(jì)需求采用輸出5"V設(shè)置，過壓閾值設(shè)置為6"V，所以圖5中需要將VOVP引腳接入電源輸入端。對過流保護(hù)功能，調(diào)節(jié)電阻值即可實(shí)現(xiàn)限流保護(hù)功能，具體調(diào)節(jié)值由圖5中的R2進(jìn)行控制，R2為公式1中的RADJ，

根據(jù)公式（1），計(jì)算可得Ilim"≈4.07。

Ilim"=11RADJ""（1）

根據(jù)圖5，PW1555芯片過壓過流控制能力為負(fù)載輸出電壓5"V，最大支持輸出電流4.07"A，即負(fù)載功耗最大值為20.35"W。

過壓過流第二級保護(hù)電路由INA3221功耗檢測芯片、MCU主控制器及第一級保護(hù)電路共同構(gòu)成，具體過程為MCU主控制器與INA3221芯片進(jìn)行IIC通信，獲取三路通道的功耗值，當(dāng)其通道功耗值超過設(shè)置閾值時(shí)，通過MCU主控制器控制MCU_EN引腳的電平控制PW1555關(guān)閉電壓輸出，以起到保護(hù)后級負(fù)載期間的作用。

圖6所示為功耗檢測電路原理圖，采用INA3221芯片，支持三路功耗檢測，同時(shí)IIC通信總線連接到MCU主控制器，由MCU主控制器獲取相關(guān)寄存器參數(shù)，進(jìn)而計(jì)算出每一路的功耗值。電阻R11、R12、R13為功率電阻，通過測量電阻兩端的電壓差即可計(jì)算得到負(fù)載當(dāng)前的電流值。

功耗檢測電路作為第二級保護(hù)電路，其對應(yīng)的公式（2）可以計(jì)算出每條通道的電流，功耗檢測電阻串聯(lián)在負(fù)載電路之中，根據(jù)串聯(lián)電路電流相等的原理可得負(fù)載電流，公式（2）中的Ursamp值數(shù)據(jù)來自MCU主控器讀取的INA3221寄存器參數(shù)值，Rsamp為功耗采樣電阻的阻值，公式（3）中的Uload為圖6中的VCC_5"V即5"V電壓，每條通道的功耗采樣電阻根據(jù)負(fù)載功耗檢測需求，采用不同的參數(shù)設(shè)計(jì)。

Iload=UrsampRsamp"（2）

Pload=Uload×Iload""（3）

第二級保護(hù)電路的作用是輔助第一級保護(hù)電路并且能夠通過程序控制其負(fù)載功耗的限制。針對不同的射頻單板進(jìn)行測試時(shí)，由于射頻板的功耗差異，采用統(tǒng)一的功耗參數(shù)不能滿足所有單板采用測試需求，因此不同單板需要采用不同的功耗限制條件。

2.3"饋電電壓采集電路設(shè)計(jì)

MCU主控制器設(shè)計(jì)采用STM32F103核心板，其核心最高運(yùn)行頻率為72"MHz，閃存512"KB，SRAM為64"KB，提供三個(gè)12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），饋電電壓的采集采用電阻分壓方式，電壓采集使用MCU核心板內(nèi)部ADC，電路設(shè)計(jì)如圖7所示。

圖7所示AS_IN信號表示饋電電壓信號輸入點(diǎn)，按照正常設(shè)計(jì)值該處的輸入信號為4.5"V～5.2"V間，由于MCU主控制器的工作電壓為3.3"V，所以分壓后電壓必須小于或等于3.3"V，電流必須大于或等于70"mA，電路參數(shù)設(shè)計(jì)如公式（4）所示。

Uref=RHRH+RL×UAS_IN""（4）

Iref=UAS_INRH+RL"（5）

其中：Uref表示MCU采集電壓數(shù)據(jù)，Uref≤3.3"V，RL為電路設(shè)計(jì)中的R14，RH為電路設(shè)計(jì)中的R15，UAS_IN為饋電電壓輸入值，Iref表示采樣電路電流。

根據(jù)公式（4），當(dāng)饋電電壓采用最大值5.2"V計(jì)算時(shí)，則Uref≈3.3V"，根據(jù)公式（5）計(jì)算其采樣電路電流為Iref≈70.3mA。衛(wèi)星導(dǎo)航抗干擾射頻單板的射頻輸入端饋電電流能力要求至少為60"mA，電路設(shè)計(jì)中Iref的設(shè)計(jì)值滿足系統(tǒng)要求。

3"自動(dòng)化測試系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

衛(wèi)星導(dǎo)航抗干擾射頻單板自動(dòng)化測試系統(tǒng)中的軟件部分分為兩大部分，即運(yùn)行于電腦端的基于C#環(huán)境開發(fā)的自動(dòng)化測試監(jiān)控軟件[14]和運(yùn)行于MCU主控制器的基于KEIL環(huán)境開發(fā)的下位機(jī)軟件，其中MCU主控制器軟件采用FreeRTOS實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)[15]。

3.1"自動(dòng)化測試監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)

自動(dòng)化測試監(jiān)控軟件主要功能分為三部分。第一部分是控制外部儀器設(shè)備，包括程控電壓源、信號源、頻譜儀等，控制程控電壓源輸出單板測試所需的電壓和電流，控制信號源產(chǎn)生單載波信號用于測試變頻電路工作是否正常，控制頻譜儀按照指定的模式工作并采集通道測試時(shí)頻譜通道功率數(shù)據(jù)；第二部分是與MCU主控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，發(fā)送控制指令配置射頻鏈路通道切換、配置射頻板下變頻工作模式、采集饋電電壓數(shù)據(jù)功能；第三部分是軟件測試流程，包含各種測試參數(shù)采集分析，并將采集的數(shù)據(jù)形成測試報(bào)表，結(jié)合理論標(biāo)準(zhǔn)值生成報(bào)告。

自動(dòng)化測試監(jiān)控軟件運(yùn)行流程圖如圖8所示。首先向頻譜儀、信號源、程控電源依次發(fā)送連接指令，然后發(fā)送控制指令，按照既定的測試模板所指定的測試模式進(jìn)行設(shè)置，最后控制程控電源上電，與MCU主控制器建立連接，并向MCU主控制器發(fā)送測試指令，進(jìn)行通信實(shí)現(xiàn)通道切換以及數(shù)據(jù)采集工作。接下來按照流程進(jìn)行各項(xiàng)數(shù)據(jù)的采集與存儲分析，最后以理論測試合格區(qū)間為判據(jù)，測試數(shù)據(jù)結(jié)果位于理論值區(qū)間為合格，否則為不合格，以此為據(jù)形成測試報(bào)表。

衛(wèi)星導(dǎo)航射頻單板自動(dòng)化測試軟件界面如圖9所示，采用C#進(jìn)行開發(fā)，測試流程根據(jù)設(shè)定的序號運(yùn)行，每個(gè)測試項(xiàng)都采用程序控制，并在所有的測試項(xiàng)測試完成后對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，形成測試報(bào)表。測試報(bào)表采用EXECL文件，測試報(bào)表體現(xiàn)了射頻單板的各項(xiàng)測試數(shù)據(jù)，對測試不合格的項(xiàng)目進(jìn)行標(biāo)注。

3.2"MCU主控器軟件設(shè)計(jì)

MCU主控制器軟件設(shè)計(jì)采用FreeRTOS實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)內(nèi)核，輕量級的操作系統(tǒng)，包括任務(wù)調(diào)度、時(shí)間管理、消息式隊(duì)列等多項(xiàng)功能，并能在RAM較小的單片機(jī)上運(yùn)行，且具有相關(guān)代碼開源和可移植性的特點(diǎn)。MCU主控制器的主要功能包含3部分。第一部分是串口數(shù)據(jù)通信，解析自動(dòng)化測試系統(tǒng)發(fā)送的指令，根據(jù)指令內(nèi)容控制多路選通器以及饋電電壓和射頻單板功耗數(shù)據(jù)采集功能；第二部分是UI界面顯示部分，通過4.2寸LCD液晶顯示屏顯示射頻通道切換狀態(tài)、三路負(fù)載的功耗監(jiān)測顯示、各通道饋電電壓監(jiān)測顯示等功能；第三部分是數(shù)據(jù)采集，包括饋電電壓采集與計(jì)算和各主要模塊功耗采集，通過定時(shí)中斷的方式定時(shí)更新采集數(shù)據(jù)。

MCU主控制器設(shè)計(jì)采用意法半導(dǎo)體的STM32F103ZET6核心板，作為自動(dòng)化測試系統(tǒng)的核心主控制器采用了FreeRTOS操作系統(tǒng)。創(chuàng)建任務(wù)流程如圖10所示，在主函數(shù)中實(shí)現(xiàn)任務(wù)的創(chuàng)建，其中主要包括INPUT任務(wù)、MONITOR任務(wù)和UART任務(wù)。INPUT任務(wù)主要是UI顯示控制，

在有外部觸摸的情況下，按照觸摸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)具體功能并且驅(qū)動(dòng)液晶顯示屏進(jìn)行信息的實(shí)時(shí)更新、響應(yīng)及時(shí)；MONITOER任務(wù)主要是通過IIC總線采集INA3221芯片三端負(fù)載電路的功耗信息，并根據(jù)功耗判斷三路負(fù)載是否工作異常，在異常的情況下能夠控制相關(guān)電路實(shí)現(xiàn)斷電保護(hù)功能；UART任務(wù)主要是對串口接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，對指令信息進(jìn)行解析和執(zhí)行對應(yīng)的操作，包括控制多路選通器的通道切換、配置待測射頻單板的通道增益以及采集的各項(xiàng)數(shù)據(jù)。

4"實(shí)驗(yàn)測試與結(jié)果分析

4.1"射頻通道饋電電壓實(shí)驗(yàn)與分析

對衛(wèi)星導(dǎo)航射頻單板的射頻通道饋電電壓的自動(dòng)化采集采用了電阻分壓方式，按照實(shí)際的電流負(fù)載能力進(jìn)行了分壓電路設(shè)計(jì)，公式（5）所示的計(jì)算結(jié)果體現(xiàn)了在負(fù)載電流為70"mA的條件下采集的電壓值，并將采集的電壓值按照公式（4）反向計(jì)算出UAS_IN即可。

由于硬件電路設(shè)計(jì)上器件的誤差會導(dǎo)致測量的結(jié)果存在一定的誤差，射頻單板固定測試夾具后第一次使用需要根據(jù)人工測試的數(shù)據(jù)進(jìn)行校準(zhǔn)[16]，校準(zhǔn)后的自動(dòng)化測試系統(tǒng)才具有高精度的測量結(jié)果。

加入校準(zhǔn)參數(shù)的修正后，經(jīng)過射頻單板50套批量測試，測試數(shù)據(jù)為表2，其中的數(shù)據(jù)電壓值采用50組數(shù)據(jù)的平均值計(jì)算，利用萬用表實(shí)際測量的各通道饋電電壓值均值為4.8"V，整體的各通道誤差值最大為0.31%，具有較高的測量精度。

4.2"負(fù)載電路功耗監(jiān)測與過壓過流保護(hù)實(shí)驗(yàn)與分析

為驗(yàn)證功耗監(jiān)測電路采集數(shù)據(jù)的精度，采用電子負(fù)載儀作為負(fù)載進(jìn)行測試驗(yàn)證，在測試過程中MCU主控制器軟件設(shè)計(jì)中對負(fù)載進(jìn)行監(jiān)控但不做閾值設(shè)置。首先是驗(yàn)證PW1555芯片過壓過流保護(hù)功能，將電子負(fù)載儀設(shè)置為定流模式，以電流遞增的設(shè)置方式經(jīng)過多次測量得到圖11實(shí)驗(yàn)結(jié)果，其中電子負(fù)載儀的電流設(shè)置采用0.1"A步進(jìn)采集數(shù)據(jù)，當(dāng)設(shè)置電流值為4.2"A時(shí)，自動(dòng)化測試上電后立刻自動(dòng)斷電保護(hù)，此時(shí)負(fù)載儀功耗值顯示為0"W，由于PW1555芯片的限流功能采用電阻設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，故器件的誤差最終體現(xiàn)為過流保護(hù)的閾值必然也有誤差，實(shí)際測量數(shù)據(jù)與理論值4.07"A僅僅存在0.13"A誤差，滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃。

為驗(yàn)證負(fù)載電路功耗采集精度，檢流電阻的阻值精度較高，在功耗測量過程中不需要校準(zhǔn)即能準(zhǔn)確采集電壓電流數(shù)據(jù)。現(xiàn)采用電子負(fù)載儀配置定流模式，電流范圍從1"A至3"A，采用0.5"A步進(jìn)方式進(jìn)行測試，測試結(jié)果如表5所示，電子負(fù)載儀測量的功耗值與INA3221芯片檢測的測量功耗誤差較小，其中最大誤差為0.79%，此處電路設(shè)計(jì)的檢流電阻設(shè)計(jì)為0.04"Ω，檢流電阻的阻值越小測量精度越高。

經(jīng)過電子負(fù)載儀的驗(yàn)證測試后，采用5套射頻單板進(jìn)行實(shí)際功耗測試實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，得到了表3的數(shù)據(jù)。其中的檢測功耗為MCU通過INA3221芯片采集的功耗值，實(shí)測功耗值為直流穩(wěn)壓源界面顯示的輸出功耗值，通過分析可得自動(dòng)化測試系統(tǒng)采集的功耗數(shù)據(jù)與實(shí)際功耗誤差最大為1.02%，滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求指標(biāo)。

4.3"射頻通道鏈路增益測試與分析

衛(wèi)星導(dǎo)航抗干擾射頻單板的射頻通道作為電路設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部分，其中的鏈路增益性能決定射頻單板功能的重要指標(biāo)[17]。作為射頻單板自動(dòng)化測試系統(tǒng)測試的關(guān)鍵性指標(biāo)項(xiàng)，測試系統(tǒng)需要能夠準(zhǔn)確地測量其通道增益值和對通道鏈路增益進(jìn)行控制[18]。

在自動(dòng)化測試之前，需要對多路選通器板的通道鏈路損耗進(jìn)行測量和標(biāo)定，標(biāo)定數(shù)據(jù)將會在自動(dòng)化測試監(jiān)控軟件中采集的通道增益進(jìn)行補(bǔ)償計(jì)算并獲得最終的測量結(jié)果，在批量待測試的射頻單板選取其中一塊進(jìn)行測試驗(yàn)證，得到表4數(shù)據(jù)。以射頻單板的前5通道進(jìn)行測試，首先利用信號源和頻譜儀人工測試通道增益，并記錄測試結(jié)果，然后利用測試系統(tǒng)測試，并記錄測試結(jié)果，測試系統(tǒng)采集的增益值與標(biāo)定鏈路損耗值相加為測量值，比較測量值與人工測試值分析可得，其測量誤差最大為2.41%，滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求標(biāo)準(zhǔn)。

4.4"上變頻功能測試、時(shí)鐘切換功能測試與分析

在射頻單板的自動(dòng)化測試過程中，上變頻的功能測試是通過輸入中頻信號、頻譜儀采集射頻信號的頻點(diǎn)和功率數(shù)據(jù)的方式驗(yàn)證。其工作原理是信號源輸出中頻的單音信號，自動(dòng)化測試監(jiān)控軟件通過讀取頻譜儀的上變頻射頻輸出結(jié)果，根據(jù)輸出結(jié)果的中心頻率和信號功率值判定功能完備與否。時(shí)鐘切換的功能是當(dāng)外部有時(shí)鐘信號輸入時(shí)，采用外部時(shí)鐘工作，沒有外部時(shí)鐘時(shí)，采用內(nèi)部時(shí)鐘工作。

通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，上變頻功能與時(shí)鐘切換功能測試，自動(dòng)化測試系統(tǒng)功能完備。

4.5"自動(dòng)化測試系統(tǒng)整機(jī)測試驗(yàn)證與分析

對自動(dòng)化測試系統(tǒng)進(jìn)行整機(jī)測試驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)采用多批射頻單板進(jìn)行批量測試，每一塊射頻單板都完整測試射頻單板所有測試項(xiàng)，通過與人工測試的方式對比驗(yàn)證，測試結(jié)果如表5所示。采用5批射頻單板進(jìn)行測試，其中射頻單板的射頻通道數(shù)為10通道，每批次20塊單板，每個(gè)批次采用不同的人員測試。由于測試人員的差異對于同樣型號、同樣數(shù)量的射頻單板最終的測試時(shí)間有很大差異，每個(gè)測試人員的用時(shí)并不完全一致，而自動(dòng)化測試系統(tǒng)的用時(shí)基本一致，自動(dòng)化測試系統(tǒng)的單板的測試效率至少為人工測試效率的3.3倍，并且自動(dòng)化測試系統(tǒng)不會隨著測試單板數(shù)量的增加而用時(shí)變長，隨著射頻單板數(shù)量的增加，自動(dòng)化測試系統(tǒng)的效率會比人工測試效率進(jìn)一步提升。

5"結(jié)nbsp;論

衛(wèi)星導(dǎo)航抗干擾射頻單板自動(dòng)化測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)上支持多通道信號測量，包括下變頻、上變頻、外部時(shí)鐘切換、饋電電壓測量等，同時(shí)自動(dòng)化測試系統(tǒng)采用C#語言開發(fā)，能夠支持多型號、多類型的射頻單板測試流程建設(shè)。射頻單板自動(dòng)化測試的饋電電壓測量誤差小于或等于0.31%，射頻單板功耗測量誤差小于或等于1.02%，射頻通道增益測量誤差小于或等于2.41%，自動(dòng)化測試系統(tǒng)的單板的測試效率至少為人工測試效率的3.3倍，在提升測試效率的同時(shí)保障了測試單板的安全，同時(shí)自動(dòng)化測試系統(tǒng)支持多通道的擴(kuò)展，綜合來說具有良好的測量精度和測試效率，具有很好的實(shí)用性和擴(kuò)展性。

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