CN105954623A - 一种通用频率源类插件的调测系统及其测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种通用频率源类插件的调测系统，包括布置在集成测试机柜内的频谱分析仪、转接控制分机、测控计算机、程控电源和风扇，其电源输入端均通过电源线接220V市电，测控计算机通过USB电缆与转接控制分机内的数字I/O模块连接，转接控制分机的信号输出端与频谱分析仪的信号输入端相连，测控计算机通过USB/GPIB采集卡与频谱分析仪连接，频谱分析仪通过GPIB电缆与程控电源连接。本发明还公开了一种通用频率源类插件的调测系统的测试方法。本发明实现了对频率源类插件一次装接后所有输出信号的自动测试功能、测试数据自动整理功能，解决了传统手动测试过程中人工切换信号、人工记录数据的低效率问题。

Description

一种通用频率源类插件的调测系统及其测试方法

技术领域

本发明涉及微波类插件的自动测试技术领域，尤其是一种通用频率源类插件的调测系统及其测试方法。

背景技术

在目前工业领域，电子设备变得模块化、微型化的同时，对测试的需求也越来越高。频率源类插件的调试或测试在传统的方法中都需要制作各自专门的调试工装，并且还需要准备稳压电源、仪器仪表等设备才能建立起相应的调试工位。不同种类的频率源插件需求各不相同，造成各种电缆、控制信号相互交叉调试工位显得非常的凌乱，工作稳定性较差。此外，该类型插件的指标测试基本采用人工手动测试方式，如果是大批量调试和测试，不但工作效率低，而且容易受到使用环境的影响难以做到准确快速的进行数据转换和计算，影响了测量的准确性。

发明内容

本发明的首要目的在于提供一种具备自动测试功能、提高测试效率和测量准确性的通用频率源类插件的调测系统。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种通用频率源类插件的调测系统，包括布置在集成测试机柜内的频谱分析仪、转接控制分机、测控计算机、程控电源和风扇，频谱分析仪、转接控制分机、测控计算机、程控电源和风扇的电源输入端均通过电源线接220V市电，测控计算机通过USB电缆与转接控制分机内的数字I/O模块连接，转接控制分机的信号输出端与频谱分析仪的信号输入端相连，测控计算机通过USB/GPIB采集卡与频谱分析仪连接，频谱分析仪通过GPIB电缆与程控电源连接。

所述转接控制分机的前面板上设置电源出插座、控制出插座、电源开关、晶振出连接器和信号入连接器；所述转接控制分机的后面板上设置220V入插座、备份电源入插座、安全地连接器、射频出连接器、数字地连接器和模拟地连接器；所述转接控制分机的其内部设有数字I/O模块、80M晶振、100M晶振、稳压电源、十六选一开关和开关数控衰减器。

本发明的另一目的在于提供一种通用频率源类插件的调测系统的测试方法，该方法包括下列顺序的步骤：

（1）被测件通过专用适配器与本调测系统的转接控制分机前面板的电源端、控制端、信号入端、晶振出端连接；

（2）在进行频率源类插件自动测试时，由测控计算机发出控制信号至转接控制分机中的数字I/O模块，在测试程序的控制下分别输出控制码给十六选一开关、开关数控衰减器和前面板的控制出插座；

（3）在测试程序控制下，通过调用程控电源和频谱分析仪的驱动函数，实现对程控电源和频谱分析仪的远程控制，并把程控电源和频谱分析仪采集到的数据显示出来，整理汇总。

所述步骤（2）包括以下步骤：

2a）在进行频率源类插件自动测试时，由测控计算机发出控制信号至转接控制分机中的数字I/O模块，在测试程序控制下数字I/O模块产生1组若干位的二进制控制码，通过转接控制分机前面板的控制出插座连接至被测件的频控电路，该组二进制控制码通过“0--000”到“1--111”的反复“写入”操作，实现被测件的频率跳变；

2b）由测控计算机发出控制信号至转接控制分机中的数字I/O模块，在测试程序控制下数字I/O模块产生第2组4位二进制控制码，连接至转接控制分机内部的十六选一开关；当控制码为“0000”选择第一路信号通过十六选一开关，当控制码为“1111”选择第十六路信号通过十六选一开关，实现对16路信号实现自动测试；

2c）由测控计算机发出控制信号至转接控制分机中的数字I/O模块，在测试程序控制下数字I/O模块产生第3组4位二进制控制码，连接至转接控制分机内部的开关数控衰减器；最高位为“0XXX”选择80M晶振信号通过开关数控衰减器，最高位为“1XXX”选择100M晶振信号通过开关数控衰减器，其余位为“X000”时不衰减，为“X111”时为最大衰减16dB,衰减步进为2dB，最高位衰减8dB，最低位衰减2dB。

在步骤（3）中，在测试程序控制下通过调用频谱分析仪的驱动函数，分别实现“仪器初始化”——“设置频率、宽度、幅度等参数”——“读取数据”的操作，反复循环测试所有的频率点，并把测试数据汇总整理形成EXCEL文件输出；在整理数据的过程中增加判断条件，符合指标要求的数据正常显示，反之，增加红色字体备注说明。

当转接控制分机内部的稳压电源无法满足被测件对电压品种或电流的需求时，通过外接程控电源作为备份电源来满足测试需求；测试程序通过调用程控电源的驱动函数，分别实现“仪器初始化”——“设置电压、电流等参数”——“开关控制”的操作，实现特殊品种电源的远程控制。

由上述技术方案可知，本发明的优点在于：第一，通用性、开放性和模块化：采用通用、开放式设计，在面板预留16路射频输入接口，保证被测件与该测试装置一次装接后就能完成所有接口信号的自动测试，避免反复拧电缆的情况出现，提高测试效率；第二，兼容性的设计：频率源类插件中都必不可少的需要晶振模块，该模块有的在一本振中，有的在二本振中，还有的在插箱里。本系统中包含了两种目前常用的晶振，提供给有需求的频率源插件来完成自动测试，由于各种频率源类插件对晶振信号功率电平大小要求不一，因此，在晶振输出端连接数控衰减器，控制最终输出电平的大小；第三，冗余设计：本系统的前面板采用40芯圆形连接器作为公共端电源控制插座，内部稳压电源固定输出9种电源，这些品种的电源可以定义到相应的电源管脚，如果遇到比较特殊的电源品种或者功耗较大的，可以通过后面板备份电源入插座外接电源补充；第四，优化调试环境，改善调试和测试的模式，使其向专业化、产业化、高效化方面发展；本系统不仅具备自动测试功能，同时可以作为调试平台，整合现有资源解决原先调试工位稳定性较差、效率较低等问题，从单一分散的手动调测模式，向集成高效的自动模式发展。

附图说明

图1为本发明的系统结构框图；

图2为图1中转接控制分机前面板的结构示意图；

图3为图1中转接控制分机后面板的结构示意图；

图4为图1中转接控制分机内部的电路结构示意图；

图5为本发明进行自动测试的方法流程图。

具体实施方式

如图1所示，一种通用频率源类插件的调测系统，包括布置在集成测试机柜1内的频谱分析仪2、转接控制分机3、测控计算机4、程控电源5和风扇6，频谱分析仪2、转接控制分机3、测控计算机4、程控电源5和风扇6的电源输入端均通过电源线接220V市电，测控计算机4通过USB电缆与转接控制分机3内的数字I/O模块连接，转接控制分机3的信号输出端与频谱分析仪2的信号输入端相连，测控计算机4通过USB/GPIB采集卡与频谱分析仪2连接，频谱分析仪2通过GPIB电缆与程控电源5连接，测控计算机4与转接控制分机3单向通讯，测控计算机4与频谱分析仪2、程控电源5双向通讯。该系统是通过内部集成程控电源5、频谱仪、转接控制分机3，以及测控计算机4，所有被测、被调分机的电源或控制信号，都可以通过通用的电源和控制接口供给。

如图2所示，所述转接控制分机3的前面板上设置电源出插座、控制出插座、电源开关、晶振出连接器和信号入连接器；如图3所示，所述转接控制分机3的后面板上设置220V入插座、备份电源入插座、安全地连接器、射频出连接器、数字地连接器和模拟地连接器；所述转接控制分机3的上盖板、前面板、后面板与壳体采用螺钉固定，后面板中的220V入插座通过前面板上的电源开关与内部稳压电源连接，稳压电源的输出端与前面板的电源出插座连接，同时还向转接控制分机3内部其他各模块提供各种稳压电源。所述的转接控制分机3中后面板的射频出连接器通过SMA-JB2系列的半柔电缆与频谱分析仪2连接，程控电源5的直流输出与转接控制分机3中后面板的备份电源入插座连接，风扇6的电源端直接与220V市电连接。

如图4所示，所述转接控制分机3的其内部设有数字I/O模块、80M晶振、100M晶振、稳压电源、十六选一开关和开关数控衰减器。80M晶振、100M晶振通过SMA-JB2系列的半柔电缆与开关数控衰减器连接，开关数控衰减器通过SMA-JB2系列的半柔电缆与前面板的晶振出连接器连接，前面板中的信号入连接器16个（包括信号1入-信号16入）通过SMA-JB2系列的半柔电缆与十六选一开关连接，十六选一开关的输出端通过SMA-JB2系列的半柔电缆与后面板的射频出连接器连接。数字I/O模块通过USB接口与测控计算机4连接，在测试程序控制下分别输出控制码给十六选一开关、开关数控衰减器和前面板的控制出插座。数字IO上的地线接后面板数字地连接器，稳压电源的地线以及其他微波器件的地线接后面板的模拟地连接器，壳体与后面板的安全地连接器连接。

如图5所示，本方法包括下列顺序的步骤：

（1）被测件通过专用适配器与本调测系统的转接控制分机3前面板的电源端、控制端、信号入端、晶振出端连接；

（2）在进行频率源类插件自动测试时，由测控计算机4发出控制信号至转接控制分机3中的数字I/O模块，在测试程序的控制下分别输出控制码给十六选一开关、开关数控衰减器和前面板的控制出插座；

（3）在测试程序控制下，通过调用程控电源5和频谱分析仪2的驱动函数，实现对程控电源5和频谱分析仪2的远程控制，并把程控电源5和频谱分析仪2采集到的数据显示出来，整理汇总。

所述步骤（2）包括以下步骤：

2a）在进行频率源类插件自动测试时，由测控计算机4发出控制信号至转接控制分机3中的数字I/O模块，在测试程序控制下数字I/O模块产生1组若干位的二进制控制码，通过转接控制分机3前面板的控制出插座连接至被测件的频控电路，该组二进制控制码通过“0--000”到“1--111”的反复“写入”操作，实现被测件的频率跳变；

2b）由测控计算机4发出控制信号至转接控制分机3中的数字I/O模块，在测试程序控制下数字I/O模块产生第2组4位二进制控制码，连接至转接控制分机3内部的十六选一开关；当控制码为“0000”选择第一路信号通过十六选一开关，当控制码为“1111”选择第十六路信号通过十六选一开关，最多能够对16路信号实现自动测试，解决了以往人工切换被测信号的低效问题；

2c）由测控计算机4发出控制信号至转接控制分机3中的数字I/O模块，在测试程序控制下数字I/O模块产生第3组4位二进制控制码，连接至转接控制分机3内部的开关数控衰减器；最高位为“0XXX”选择80M晶振信号通过开关数控衰减器，最高位为“1XXX”选择100M晶振信号通过开关数控衰减器，其余位为“X000”时不衰减，为“X111”时为最大衰减16dB,衰减步进为2dB，最高位衰减8dB，最低位衰减2dB。该控制功能是为了满足不同频率源类插件对晶振信号的不同需求，主要涉及对频率和功率的需求。

在步骤（3）中，在测试程序控制下通过调用频谱分析仪2的驱动函数，分别实现“仪器初始化”——“设置频率、宽度、幅度等参数”——“读取数据”的操作，反复循环测试所有的频率点，并把测试数据汇总整理形成EXCEL文件输出；在整理数据的过程中增加判断条件，符合指标要求的数据正常显示，反之，增加红色字体备注说明，这样让操作者一目了然。

当转接控制分机3内部的稳压电源无法满足被测件对电压品种或电流的需求时，通过外接程控电源5作为备份电源来满足测试需求；测试程序通过调用程控电源5的驱动函数，分别实现“仪器初始化”——“设置电压、电流等参数”——“开关控制”的操作，实现特殊品种电源的远程控制。

以下结合图1至5对本发明作进一步的说明。

在面板预留16路射频输入接口，保证被测件与适配器一次装接后就能完成所有接口信号的自动测试，避免反复拧电缆的情况出现，提高测试效率。所有射频口都预留匹配负载，需要测试几路信号，就取下几个负载，剩余接口都必须连接负载，保证最佳的测试状态。16路信号通过16选1的开关，按照测试软件的顺序选择一路信号进入频谱仪进行频谱测试。控制信号由测试软件通过数字I/O模块控制。

频率源类插件中都必不可少的需要晶振模块，该模块有的在一本振中，有的在二本振中，还有的在插箱里。总之，转接控制分机3中需要产生晶振信号，提供给有需求的频率源插件来完成自动测试，这样可以替代信号源的作用。根据目前实际使用情况，在转接控制分机3内部设计了80M和100M两种规格的晶振，由于各种频率源类插件对晶振信号功率电平大小要求不一，因此，建议在晶振输出端连接数控衰减器，控制最终输出电平大小，控制信号由测试软件通过数字I/O模块控制。

在转接控制分机3前面板采用40芯圆形连接器作为公共端电源插座，朝阳电源固定输出9种电源，分别是+15V、+12V、+5V（A）、+5V（D）、-5V、+6V、+3.3V、+24V、-15V，这些品种的电源可以定义到相应的电源管脚。如果遇到比较特殊的电源品种或者功耗较大的，可以用程控电源5替代，两台程控电源5可以提供6种稳压电源，程控电源5可由测试软件通过GBIP采集卡控制。

在分机前面板采用36芯圆形连接器作为公共端控制插座，用来向被测件提供频率代码、打入脉冲、测频标志等控制信号，用来遥控频率源插件自动变频。这些控制信号由测试软件通过数字I/O模块产生。

每一种频率源插件由于接口形式是不一样的，因此每种频率源适配器公共端可以是一致的，既与转接控制分机3连接的接口形式是统一的，另一端根据不同插件的接口形式制作相应的工装，并包含各种连接器。

测试软件是基于图形化软件LabVIEW进行开发，每一种频率源插件分别开发各自专用的测试软件。该软件可以通过USB/GPIB采集卡实现对仪器仪表的控制；通过安装在装接控制分机内部数字IO实现对16选1开关、开关程控衰减器的控制；也可以产生被测件所需要的频率代码、打入脉冲等信号。

综上所述，本发明实现了对频率源类插件一次装接后所有输出信号的自动测试功能、测试数据自动整理功能，解决了传统手动测试过程中人工切换信号、人工记录数据的低效率问题。同时，在频率源类插件调试阶段可作为调试平台，提供各类直流稳压电源和控制信号，优化调试环境。

Claims (6)

1.一种通用频率源类插件的调测系统，其特征在于：包括布置在集成测试机柜内的频谱分析仪、转接控制分机、测控计算机、程控电源和风扇，频谱分析仪、转接控制分机、测控计算机、程控电源和风扇的电源输入端均通过电源线接220V市电，测控计算机通过USB电缆与转接控制分机内的数字I/O模块连接，转接控制分机的信号输出端与频谱分析仪的信号输入端相连，测控计算机通过USB/GPIB采集卡与频谱分析仪连接，频谱分析仪通过GPIB电缆与程控电源连接。

2.根据权利要求1所述的通用频率源类插件的调测系统，其特征在于：所述转接控制分机的前面板上设置电源出插座、控制出插座、电源开关、晶振出连接器和信号入连接器；所述转接控制分机的后面板上设置220V入插座、备份电源入插座、安全地连接器、射频出连接器、数字地连接器和模拟地连接器；所述转接控制分机的其内部设有数字I/O模块、80M晶振、100M晶振、稳压电源、十六选一开关和开关数控衰减器。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的通用频率源类插件的调测系统的测试方法，该方法包括下列顺序的步骤：

（1）被测件通过专用适配器与本调测系统的转接控制分机前面板的电源端、控制端、信号入端、晶振出端连接；

（2）在进行频率源类插件自动测试时，由测控计算机发出控制信号至转接控制分机中的数字I/O模块，在测试程序的控制下分别输出控制码给十六选一开关、开关数控衰减器和前面板的控制出插座；

（3）在测试程序控制下，通过调用程控电源和频谱分析仪的驱动函数，实现对程控电源和频谱分析仪的远程控制，并把程控电源和频谱分析仪采集到的数据显示出来，整理汇总。

4.根据权利要求3所述的通用频率源类插件的测试方法，其特征在于：所述步骤（2）包括以下步骤：

2a）在进行频率源类插件自动测试时，由测控计算机发出控制信号至转接控制分机中的数字I/O模块，在测试程序控制下数字I/O模块产生1组若干位的二进制控制码，通过转接控制分机前面板的控制出插座连接至被测件的频控电路，该组二进制控制码通过“0--000”到“1--111”的反复“写入”操作，实现被测件的频率跳变，具体位数由被测件的频率代码位数决定；

2b）由测控计算机发出控制信号至转接控制分机中的数字I/O模块，在测试程序控制下数字I/O模块产生第2组4位二进制控制码，连接至转接控制分机内部的十六选一开关；当控制码为“0000”选择第一路信号通过十六选一开关，当控制码为“1111”选择第十六路信号通过十六选一开关，实现对16路信号实现自动测试；

2c）由测控计算机发出控制信号至转接控制分机中的数字I/O模块，在测试程序控制下数字I/O模块产生第3组4位二进制控制码，连接至转接控制分机内部的开关数控衰减器；最高位为“0XXX”选择80M晶振信号通过开关数控衰减器，最高位为“1XXX”选择100M晶振信号通过开关数控衰减器，其余位为“X000”时不衰减，为“X111”时为最大衰减16dB,衰减步进为2dB，最高位衰减8dB，最低位衰减2dB。

5.根据权利要求3所述的通用频率源类插件的测试方法，其特征在于：在步骤（3）中，在测试程序控制下通过调用频谱分析仪的驱动函数，分别实现“仪器初始化”——“设置频率、宽度、幅度等参数”——“读取数据”的操作，反复循环测试所有的频率点，并把测试数据汇总整理形成EXCEL文件输出；在整理数据的过程中增加判断条件，符合指标要求的数据正常显示，反之，增加红色字体备注说明。

6.根据权利要求3所述的通用频率源类插件的测试方法，其特征在于：当转接控制分机内部的稳压电源无法满足被测件对电压品种或电流的需求时，通过外接程控电源作为备份电源来满足测试需求；测试程序通过调用程控电源的驱动函数，分别实现“仪器初始化”——“设置电压、电流等参数”——“开关控制”的操作，实现特殊品种电源的远程控制。