CN108377171A - 一种自组网设备射频性能综合测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种自组网设备射频性能综合测试系统，涉及无线和数字通信射频性能测试领域。系统包括硬件集成装置和自动控制装置，硬件集成装置包括通用仪器组、射频接口箱、陪测终端、接口转换器和监控计算机；通用仪器组，用于被测设备射频信号分析及干扰信号生成；射频接口箱，用于提供测试链路选择与信号传递；陪测终端，用于向被测终端发送陪测信号和测试数据包；接口转换器，用于通用仪器组与监控计算机之间的协议转换；监控计算机，用于监控所述通用仪器组、射频接口箱、陪测终端、被测终端以及接口转换器的工作状态；自动控制装置，用于控制硬件集成装置的工作状态。本发明在包含自组网功能的模块及终端的射频性能综合测试领域具有非常广阔的应用前景。

Description

一种自组网设备射频性能综合测试系统

技术领域

本申请涉及无线和数字通信射频性能测试领域，尤其涉及一种自组网设备射频性能综合测试系统。

背景技术

自组网(AdHoc)通信具有无中心、自组织、分布式控制、抗毁性强、动态拓扑适应能力、不需要原有通信基础设施的支持等诸多优点，可广泛应用于军事野战通信、抢险救灾，无人机集群、船舶通信系统、配电网监测等诸多领域。由于无线通信和终端技术的不断发展，AdHoc网络在民用环境下也得到了发展，在需要在没有基础设施的地区进行临时通信时，也可以很方便的搭建AdHoc网络实现。随着自组网通信网络体系结构、路由协议等核心技术研究的深入，自组网通信作为一种新的通讯方式已经逐渐成熟，搭载自组网功能的模块及终端快速发展起来，而其测试领域却刚刚起步，远没有满足目前的测试需求，其中射频性能测试是自组网设备生产产业链中的重要一环，贯穿于自组网设备研制、生产、测试和使用的各个环节，在上述各环节中，自组网设备的每一种模式都需要进行全面的测试，需要不断对其功能及射频发送、接收性能进行验证，以确保其射频质量，自组网设备射频性能综合测试系统就是用来保证和控制自组网设备的射频性能使其满足指标要求，它可以对自组网波形及满足一定通信标准的其他通信波形如战互网波形、其他短波波形等的射频性能进行综合测试。目前，国外尚没有类似的测试系统，国内针对自组网设备的射频性能测试系统尚处于各终端生产厂家自己搭建系统，分别测试的阶段，尚没有形成统一的测试环境，测试不确定度高，测试结果存在较大不一致性。

发明内容

为解决上述技术问题之一，本发明提供了一种自组网设备射频性能综合测试系统，所述系统包括硬件集成装置和自动控制装置，所述硬件集成装置包括通用仪器组、射频接口箱、陪测终端、接口转换器和监控计算机；

所述通用仪器组，用于被测设备射频信号分析及干扰信号生成；

所述射频接口箱，用于提供测试链路选择与信号传递；

所述陪测终端，用于向被测终端发送陪测信号和测试数据包；

所述接口转换器，用于通用仪器组与监控计算机之间的协议转换；

所述监控计算机，用于监控所述通用仪器组、射频接口箱、陪测终端、北侧终端以及接口转换器的工作状态；

所述自动控制装置，用于控制所述硬件集成装置的工作状态。

优选地，所述通用仪器组包括频谱仪、示波器和两个信号源；

所述频谱仪，用于对被测终端进行发射性能测试，所述发射性能测试包括输出功率测试、谐波抑制测试或邻道功率比测试；

所述示波器，用于对被测终端进行抗干扰性能测试，所述抗干扰性能测试包括跳频速率测试或跳频频段测试；

所述两个信号源，用于向所述射频接口箱分别发送混频信号和干扰信号。

优选地，所述射频接口箱包括混频器、定向耦合器、程控衰减器和射频开关；

所述混频器，用于接收所述两个信号源分别发送的混频信号和干扰信号，与系统输入信号进行频率叠加后为被测设备提供所需有用信号；

所述定向耦合器，用于对混频器的输入信号和输出信号进行耦合处理；

所述程控衰减器，用于对所述射频接口箱中传输的信号进行衰减处理，对各通路进行功率控制和功率匹配；

所述射频开关，用于所述射频接口箱的测试通路选择。

优选地，所述接口转换器包括GPIB/LAN转换器和集线器；

述GPIB/LAN转换器，用于与所述通用仪器组连接，将所述通用仪器组输出的GPIB接口转换为网线接口与监控计算机相连；

所述集线器，用于将所述通用仪器组、被测终端、陪测终端及射频接口箱与所述监控计算机相连。

优选地，所述自动控制装置包括测试控制模块，所述测试控制模块内嵌入有软件实现的测试软件，所述测试软件包括设计层、管理层和界面层；

所述设计层，用于实现所述硬件集成装置的驱动程序设计；

所述管理层，用于建立测试项目所对应的测试序列，所述测试序列包括测试项目子序列和测试项目总序列；

所述界面层，用于实现与用户的图形化交互。

优选地，所述测试软件还包括软件图形用户界面，所述软件图形用户界面包括初始化模块、配置连接模块、注册时间回调函数模块、开始模块、处理事件模块、结束模块和错误处理模块；

所述初始化模块，用于存储人机交互控制的引用，并将当前视觉设置为主工程窗口；

所述配置连接模块，用于向管理控件配置连接及控制命令；

所述注册时间回调函数模块，用于为管理控件的事件注册回调函数；

所述开始模块，用于启动所述测试软件，并在管理层中调用测试序列；

所述处理事件模块，用于在测试项目循环中等待，直至接收关闭请求或终止程序事件使被处罚；

所述结束模块，用于终止测试软件；

所述错误处理模块，用于当错误发生时判断管理控件是否启动，是，则保持测试项目的正常进行，否，则终止所述测试项目。

本发明的有益效果如下：

本发明所述的自组网设备射频性能综合测试系统将测试所需的所有设备进行连接，统一由监控计算机进行控制，可以完成自组网设备十几项射频性能的全自动化测试，为自组网设备射频性能测试领域提供了一套标准测试装置，填补了国内外自组网设备射频性能自动化测试的空白，可以适应不同厂家、不同型号终端的测试需求，具有很强的通用性。另外，本发明所述系统简化了自组网设备射频性能测试流程，可以大大节省自组网设备射频性能测试所需的人力物力，减少测试时间，增强测试可靠性，自动化程度高，在包含自组网功能的模块及终端的射频性能综合测试领域具有非常广阔的应用前景。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的硬件集成装置的原理示意图；

图2为本发明实施例所述的三条测试通路示意图；

图3为本发明实施例所述的测试软件的原理示意图；

图4为本发明实施例所述的单项测试序列功能组成示意图；

图5为本发明实施例所述的顶层序列功能组成示意图；

图6为本发明实施例所述的图形用户界面功能示意图；

图7为本发明实施例所述的软件图形用户界面的原理示意图。

具体实施方式

为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示，本实施例提出了一种自组网设备射频性能综合测试系统，所述系统包括硬件集成装置和自动控制装置，所述硬件集成装置包括通用仪器组、射频接口箱、陪测终端、接口转换器和监控计算机。

具体的，其中接口转换器包括GPIB/LAN转换器和集线器；所述通用仪器组、陪测终端以及被测终端通过射频线缆与射频接口箱连接；通用仪器组一方面可以通过GPIB线经GPIB/LAN转换器转换成网线后与主控计算机连接，另一方面也可直接通过网线经集线器后与监控计算机相连；射频接口箱、陪测终端及被测终端通过网线经集线器后与监控计算机相连。

所述通用仪器组包括频谱仪、示波器和两个信号源，频谱仪主要完成被测终端发射性能测试，如输出功率、谐波抑制、邻道功率比等；示波器主要完成被测终端抗干扰性能测试，如跳频速率、跳频频段的测试，信号源主要为射频接口箱中的混频器提供本振及干扰信号。

射频接口箱为整个测试提供测试链路选择与信号传递，集成了混频器、定向耦合器、程控衰减器和射频开关等基本元器件，通过控制电路板实现开关自动控制，针对不同测试项通过测试链路选择功能提供不同测试链路环境。本实施例在测试中主要用到三条测试通路，如图2所示，分别为：输入直接到频谱仪和示波器通路(通路1)，主要完成自组网模块发射性能及抗阻塞性能测试；输入直接到输出通路(通路2)，完成输入动态范围及功能项的测试；输入经过混频器到达输出通路(通路3)，完成自组网模块射频接收性能测试。

在自组网模块射频接收性能接收灵敏度等项目测试时需采用一台终端作为陪测终端，给被测终端发送测试数据包，为了避免由泄露信号传送有效数据，测试信号来源不明确导致误测试的问题，需要将陪测终端及被测终端信号频率差开一定频率值，如50MHz，以消除泄露信号对测试结果的影响。为了实现这一功能，射频接口箱通路3引入混频器进行频率隔离，同时，为了使混频器工作在线性工作区，保证混频器本振输入端及射频输出端两端输入电平达到起振条件，本实施例在混频器本振输入端及射频输出端分别接入一个定向耦合器，混频器到输入及输出通路连接定向耦合器的直通通路达到低阻抗目的，混频器到通用仪器通路连接定向耦合器耦合通路，达到阻抗隔离的目的，很好解决了接口箱内部链路阻抗匹配问题。

监控计算机搭载自组网设备射频性能综合测试系统软件，完成系统中所有仪器设备的自动控制、测试流程管理、数据采集及报告生成等功能。

本实施例所述系统可以对所有包含自组网功能的模块、终端或设备的射频发射性能、接收性能、抗干扰性能及功能项进行自动测试，其中射频发射性能包括：工作频带、信道带宽、输出功率、邻信道功率比、谐波抑制测试；射频接收性能包括：接收机数字灵敏度、接收动态范围、接收邻道抑制比、接收抑制比测试；抗干扰性能包括：跳频速率、跳频频段、抗阻塞干扰测试；功能项包括：参数设置、同步方式、网络状态上报、自检功能、单跳端对端传输时延测试。

进一步的，本实施例所述系统所述的自动控制装置中包括测试控制模块，所述测试控制模块内嵌入有软件实现的测试软件，主要完成所有系统设备自动化控制、测试流程管理、测试项目一键式启动、测试流程实时显示、测试进度管理、测试数据采集及测试报告生成等功能。

本实施例所述的测试软件是基于美国NI公司开发的TestStand平台进行自主开发，充分使用TestStand在自动测试领域的成熟经验，通过自主开发通用仪器、射频接口箱及被测终端自动控制子VI库，利用TestStand进行测试流程管理及在TestStand基础上进行创造性的测试过程实时管理及人机交互界面二次开发，采用底层设备驱动子VI库设计(设计层)、测试流程管理设计(管理层)及人机交互界面设计(界面层)三层结构设计方法，如图3所示。在TestStand架构基础上建立自动测试软件，通过丰富标准测试仪器测试子VI库可以实现采用一套测试系统完成多种不同型号仪器的测试的功能，同时本系统可以作为一种通用的测试平台，移植到其他类似终端设备的自动化测试中，大大简化软件开发难度、缩短开发周期，增强测试复杂度和鲁棒性，具有开发简便、功能全面、测试流程灵活，测试报告自定制等特点。

设备驱动子VI库设计层主要完成通用仪器及系统设备自动控制驱动程序子VI设计，是系统内需要通过上层系统软件进行自动控制的所有设备和仪器的自动控制程序集，每一台设备都根据测试项目要求列出测试项目功能表，每一项功能编写相应的自动控制子VI，形成本设备自动控制子VI库，上层软件只需根据测试需要调用相应设备的测试控制子VI即可编制测试流程。测试控制子VI根据功能不同分为控制子VI、数据采集子VI、子项测试报告生成子VI等。子VI的开发可以根据程序员掌握的编程语言编写相应的子程序，本发明采用LabView作为子VI开发工具。

采用这种驱动子VI库的设计方法隔离了测试仪器及设备与上层控制软件的紧密耦合度，对于不同型号的同类型仪器，只需丰富该子VI库，上层软件就可以通过编程实现不同型号仪器的自动切换，这样对于不同的测试用户，他们所用的测试仪器可能不同，只需编写其测试仪器对应型号的自动控制程序子VI，并增加进子VI库即可轻松实现不同型号仪器的兼容，易于系统升级，平台可扩展性强；另外也可通过增加仪器驱动程序子VI库的方法添加新的测试仪器，这样可以方便的将本测试平台应用到其他设备的自动测试任务中，具有良好的平台移植性能。

自动测试软件部分主要完成测试项目子序列和测试项目总序列开发，测试项目子序列为每个测试项目建立测试序列，本测试序列可单独完成该测试项的自动测试，也可以被测试项目总序列调用，作为总序列的一部分完成该项目自动测试，每个测试项目子序列主要完成该项测试的初始化、仪器控制、数据采集、流程控制、测试结果判别及报告生成子功能，如图4所示。测试项目总序列层将各个测试项目子序列整合，建立测试顶层总序列，该序列将各测试项目子序列进行统一管理，实现所有测试项的一键式自动测试，

如图5所示。图形用户界面设计，用于底层序列与用户的图形化交互，图形用户界面完成测试一键式启动、暂停、停止功能、测试进度显示、测试进程实时显示、测试项目选择功能、测试时间统计功能，如图6所示。

本实施例所述的测试系统的分层结构，逐级调用的方式使得各层之间既相互独立又相互联系，独立性使得操作维护方便，更新升级容易，有新的改动只需修改相应层的对应部分而无需影响其他代码，相互联系性表现在层与层之间通过变量及信号进行关联，通过建立变量的方式实现层与层之间的信息交互。

另外，本实施例在完成上述软件功能的基础上重写了TestStand执行视图管理控件程序，通过注册事件回调函数实现的数据传递机制将底层数据读取到用户界面，并用多列列表框实现测试流程实时显示的自定制功能。界面主要通过事件与测试项目主序列或称顶层序列进行通信，其实现机制见图7所示，所述软件图形用户界面包括初始化模块、配置连接模块、注册时间回调函数模块、开始模块、处理事件模块、结束模块和错误处理模块。

其中，软件初始化主要用于存储UI控制的引用，供后续使用，并将当前VI设置为TestStand主工程窗口；

配置连接关系：包含了TestStand三种管理控件，包括应用程序管理控件(Application Manager Control)、序列文件视图管理控件(SequenceFileView ManagerControl)和执行视图管理控件(ExecutionView Manager Control),该步骤为这三种管理控件配置连接及控制命令，如界面复选框控件与执行视图管理控件的连接配置可将界面复选框控件与该管理控件绑定，界面控件即可通过该管理控件进行数据传递；

注册事件回调函数：为来自应用程序管理控件的事件注册回调函数，包括：创建和注册“终止程序”用户事件和注册事件回调函数部分，用于创建和注册“终止程序”用户事件，该事件当用户退出用户界面时在退出应用程序回调函数中被触发；注册事件回调函数部分可以实现在TestStand发生一个事件时运行用户指定VI，该VI是本发明开发的重点，所有界面数据与底层测试项目总序列的信息交互均通过本VI实现，该VI根据开发需要可响应多达数万个用户事件，界面与测试项目总序列数据传递通过PostUIMessageEx和SetPropertyValue控件实现；

开始TestStand程序：启动TestStand，测试项目主序列在该步骤被主程序自动调用；

处理事件：在主事件循环中等待，直到用户点击前面板关闭按钮或者终止程序事件被触发；

结束程序：清除事件和引用，包括终止应用程序事件、终止ActiveX事件回调函数、清除终止应用程序用户事件、关闭TestStand引用。

错误处理：如果错误发生时应用程序管理控件已经启动，则继续处理事件保证程序正常结束，否则直接终止程序。

报告文件存于软件系统根目录下，每一次测试生成一个报告文件，文件以本次测试的开始时间命名，报告中每一项测试包括测试项目名称、测试时间、标称值、测量值等信息，结构清晰，可读性强。

日志文件同样存于软件根目录下，日志文件只在第一次运行的时候生成一次，以后每次测试都往同一个日志文件下进行追加,测试流程：包括测试过程、仪器设置参数、测试次数、测试结果等项目实时以excel的形式存储在硬盘上，以备后续出错或回查时进行测试状态查询和排错。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种自组网设备射频性能综合测试系统，其特征在于，所述系统包括硬件集成装置和自动控制装置，所述硬件集成装置包括通用仪器组、射频接口箱、陪测终端、接口转换器和监控计算机；

所述通用仪器组，用于被测设备射频信号分析及干扰信号生成；

所述射频接口箱，用于提供测试链路选择与信号传递；

所述陪测终端，用于向被测终端发送陪测信号和测试数据包；

所述接口转换器，用于通用仪器组与监控计算机之间的协议转换；

所述监控计算机，用于监控所述通用仪器组、射频接口箱、陪测终端、北侧终端以及接口转换器的工作状态；

所述自动控制装置，用于控制所述硬件集成装置的工作状态。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述通用仪器组包括频谱仪、示波器和两个信号源；

所述频谱仪，用于对被测终端进行发射性能测试，所述发射性能测试包括输出功率测试、谐波抑制测试或邻道功率比测试；

所述示波器，用于对被测终端进行抗干扰性能测试，所述抗干扰性能测试包括跳频速率测试或跳频频段测试；

所述两个信号源，用于向所述射频接口箱分别发送混频信号和干扰信号。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述射频接口箱包括混频器、定向耦合器、程控衰减器和射频开关；

所述混频器，用于接收所述两个信号源分别发送的混频信号和干扰信号，与系统输入信号进行频率叠加后为被测设备提供所需有用信号；

所述定向耦合器，用于对混频器的输入信号和输出信号进行耦合处理；

所述程控衰减器，用于对所述射频接口箱中传输的信号进行衰减处理，对各通路进行功率控制和功率匹配；

所述射频开关，用于所述射频接口箱的测试通路选择。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述接口转换器包括GPIB/LAN转换器和集线器；

所述GPIB/LAN转换器，用于与所述通用仪器组连接，将所述通用仪器组输出的GPIB接口转换为网线接口与监控计算机相连；

所述集线器，用于将所述通用仪器组、被测终端、陪测终端及射频接口箱与所述监控计算机相连。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述自动控制装置包括测试控制模块，所述测试控制模块内嵌入有软件实现的测试软件，所述测试软件包括设计层、管理层和界面层；

所述设计层，用于实现所述硬件集成装置的驱动程序设计；

所述管理层，用于建立测试项目所对应的测试序列，所述测试序列包括测试项目子序列和测试项目总序列；

所述界面层，用于实现与用户的图形化交互。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述测试软件还包括软件图形用户界面，所述软件图形用户界面包括初始化模块、配置连接模块、注册时间回调函数模块、开始模块、处理事件模块、结束模块和错误处理模块；

所述初始化模块，用于存储人机交互控制的引用，并将当前视觉设置为主工程窗口；

所述配置连接模块，用于向管理控件配置连接及控制命令；

所述注册时间回调函数模块，用于为管理控件的事件注册回调函数；

所述开始模块，用于启动所述测试软件，并在管理层中调用测试序列；

所述处理事件模块，用于在测试项目循环中等待，直至接收关闭请求或终止程序事件使被处罚；

所述结束模块，用于终止测试软件；

所述错误处理模块，用于当错误发生时判断管理控件是否启动，是，则保持测试项目的正常进行，否，则终止所述测试项目。