CN111327373A - 无线模组射频性能测试治具、测试系统及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线模组射频性能测试治具、测试系统及测试方法，测试方法包括：测试母板向待测试无线模组发送发射指令；测试母板采集待测试无线模组发送的射频信号的频点和对应的第一RSSI值，并根据所述频点和第一RSSI值计算待测试无线模组的发射功率和中心频点；当所述发射功率和中心频点均合格时，测试母板向待测试无线模组发送接收指令；测试母板向待测试无线模组发送射频信号；测试母板接收待测试无线模组检测到的所述射频信号对应的第二RSSI值，并根据所述第二RSSI值计算得到待测试无线模组的接收灵敏度。本发明能够提高检测的效率和准确性，并且降低维护成本和人力成本。

Description

无线模组射频性能测试治具、测试系统及测试方法

技术领域

本发明涉及自动化测试技术领域，尤其涉及一种无线模组射频性能测试治具、测试系统及测试方法。

背景技术

现如今人类的科学技术每天都在飞速的发展，这其中自动化生产测试技术也取得了长足有效的进步，在很多领域中，产品的生产和测试流程自动化已成为了现实。但随着市场上涌现越来越多的智能家居、可穿戴式、医疗器械等产品，在这些产品中集成了大量的控制芯片、无线芯片、传感器等电子元器件，从而传统的自动化生产测试技术已慢慢不再适应新兴智能设备的生产和测试。

在无线模组的生产过程中，为了保证无线模组的生产品质和一致性，往往需要对无线模组的发射功率、中心频点、接收灵敏度进行测试，进而通过测试结果判断无线模组的射频性能是否能够满足产品应用的性能要求。

当前应用于生产现场的无线模组射频性能测试方法主要有以下两种，第一种是通过使用综测仪进行发射功率、中心频点、接收灵敏度三项射频指标的测试。第二种是使用测试治具，采用与样品标准板信号值对比的方式进行发射功率、中心频点、接收灵敏度三项射频指标的测试。

以上两种测试方法均各有优缺点，第一种使用仪器进行测试能够可靠的测试出无线模组的射频参数，方便同一型号的产品进行检测，缺点是仪器自动化测试周期长，装备投入大，不适合小批量、产品型号较多的产线。第二种使用测试治具采用信号值对比的方式，开发和投入成本低，能够快速地响应产品的更改，缺点是在一定范围内无法测试识别出中心频点的偏移且较为依赖样品标准板的射频指标准确度，易出现测试不准确的问题，在长时间测试使用后，需进行样品标准板的更换以保证其测试准确度，该方式出现问题的可能性较大，维护和人力成本较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种测试效率高且准确度好的无线模组射频性能测试治具、测试系统及测试方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种无线模组射频性能测试治具，包括治具主体，还包括顶针组件、用于放置待测试无线模组的测试平台和用于压紧所述待测试无线模组的压紧组件，所述顶针组件设置于所述测试平台的下方，且顶针组件与所述待测试无线模组电性导通，所述测试平台设置于所述治具主体上。

本发明采用的另一技术方案为：

一种无线模组射频性能测试系统，包括信号衰减器、用于测试待测试无线模组射频性能的测试母板和所述的无线模组射频性能测试治具，所述测试母板与信号衰减器电性导通，所述信号衰减器通过射频同轴电缆与所述顶针组件电性导通。

本发明采用的另一技术方案为：

基于所述的无线模组射频性能测试系统的测试方法，包括：

测试母板向待测试无线模组发送发射指令；

测试母板采集待测试无线模组发送的射频信号的频点和对应的第一RSSI值，并根据所述频点和第一RSSI值计算待测试无线模组的发射功率和中心频点；

当所述发射功率和中心频点均合格时，测试母板向待测试无线模组发送接收指令；

测试母板向待测试无线模组发送射频信号；

测试母板接收待测试无线模组检测到的所述射频信号对应的第二RSSI值，并根据所述第二RSSI值计算得到待测试无线模组的接收灵敏度。

本发明的有益效果在于：

1、测试治具的结构简单，待测试无线模组的安装方便，且安装后的稳定性好；

2、测试系统整体较为简洁，投入成本低，适用于小批量、产品型号较多的无线模组的射频性能测试；采用信号衰减器和射频同轴电缆的连接方式，可以提高测试精度；

3、本发明的测试方法可自动将发射功率、中心频点和接收灵敏度在较短时间内较为准确地完成，测试效率高，可大大减小人力和设备方面的投入。

附图说明

图1为本发明实施例一的无线模组射频性能测试系统的结构示意图；

图2为本发明实施例一的无线模组射频性能测试治具的结构示意图；

图3为本发明实施例一的无线模组射频性能测试系统的部分结构示意图；

图4为本发明实施例一的无线模组射频性能测试系统的另一部分结构示意图；

图5为本发明实施例二的无线模组射频性能测试方法的流程图；

图6为本发明实施例二的无线模组射频性能测试方法中的发射波形的示意图。

标号说明：

100、待测试无线模组；

1、治具主体；2、顶针组件；3、测试平台；4、压紧组件；41、支架；42、压块；43、压杆组件；

5、信号衰减器；6、测试母板；61、射频芯片；62、MCU；63、连接线接口；64、射频天线接口；7、射频同轴电缆；8、转接板；9、屏蔽盒；10、开关；11、LED指示灯；12、供电电源。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

本发明最关键的构思在于：测试母板依次通过信号衰减器、射频同轴电缆、顶针组件与待测试无线模组形成电连接，可自动测试无线模组的发射功率、中心频点和接收灵敏度，测试效率高。

请参照图2，一种无线模组射频性能测试治具，包括治具主体1，还包括顶针组件2、用于放置待测试无线模组100的测试平台3和用于压紧所述待测试无线模组100的压紧组件4，所述顶针组件2设置于所述测试平台3的下方，且顶针组件2与所述待测试无线模组100电性导通，所述测试平台3设置于所述治具主体1上。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：测试治具的结构简单，待测试无线模组的安装方便，且安装后的稳定性好。

进一步的，所述压紧组件4包括支架41、压块42和压杆组件43，所述支架41固定设置于所述治具主体1上，所述压杆组件43分别与所述支架41和压块42固定连接，所述压块42位于所述测试平台3的上方。

由上述描述可知，通过压块可将待测试无线模组压紧。

进一步的，所述测试平台3相对于所述治具主体1可滑动设置。

由上述描述可知，可根据需要调整测试平台的位置。

请参照图1，本发明涉及的另一技术方案为：

一种无线模组射频性能测试系统，包括信号衰减器5、用于测试待测试无线模组100射频性能的测试母板6和所述的无线模组射频性能测试治具，所述测试母板6与信号衰减器5电性导通，所述信号衰减器5通过射频同轴电缆7与所述顶针组件2电性导通。

由上述描述可知，测试系统整体较为简洁，投入成本低，适用于小批量、产品型号较多的无线模组的射频性能测试；采用信号衰减器和射频同轴电缆的连接方式，可以提高测试精度。

进一步的，还包括转接板8，所述转接板8分别与所述顶针组件2、测试母板6和射频同轴电缆7连接。

由上述描述可知，通过转接板便于对各个连接线进行管理。

进一步的，还包括屏蔽盒9，所述治具主体1上设有容纳腔，所述屏蔽盒9和转接板8分别设置于所述容纳腔内，所述测试母板6和信号衰减器5和均设置于所述屏蔽盒9内。

由上述描述可知，设置屏蔽盒可以减少空中射频信号对测试母板的射频干扰，以保证测试数据的准确性和有效性；将屏蔽盒和转接板设置在治具主体的容纳腔内便于进行管理。

进一步的，还包括开关10和LED指示灯11，所述开关10和LED指示灯11分别与所述转接板8连接。

由上述描述可知，设置开关便于接通电源，LED指示灯可对检测结果进行指示。

进一步的，还包括供电电源12，所述供电电源12与所述测试母板6连接。

进一步的，所述测试母板6包括射频芯片61和MCU 62，所述射频芯片61和MCU 62分别与所述转接板8连接。

请参照图1和图5，本发明涉及的另一技术方案为：

基于所述的无线模组射频性能测试系统的测试方法，包括：

测试母板6向待测试无线模组100发送发射指令；

测试母板6采集待测试无线模组100发送的射频信号的频点和对应的第一RSSI值，并根据所述频点和第一RSSI值计算待测试无线模组100的发射功率和中心频点；

当所述发射功率和中心频点均合格时，测试母板6向待测试无线模组100发送接收指令；

测试母板6向待测试无线模组100发送射频信号；

测试母板6接收待测试无线模组100检测到的所述射频信号对应的第二RSSI值，并根据所述第二RSSI值计算得到待测试无线模组100的接收灵敏度。

由上述描述可知，发明的测试方法可自动将发射功率、中心频点和接收灵敏度在较短时间内较为准确地完成，测试效率高，可大大减小人力和设备方面的投入。

实施例一

请参照图1至图4，本发明的实施例一为：

一种无线模组射频性能测试系统，如图1所示，包括信号衰减器5、转接板8、用于测试待测试无线模组100射频性能的测试母板6和无线模组射频性能测试治具。待测试无线模组100为微功率可进行多通道空中无线数据传输的嵌入式模组。信号衰减器5用于削弱发射的射频信号强度和削弱接收到的射频信号强度。

如图2所示，所述无线模组射频性能测试治具包括治具主体1，还包括顶针组件2、用于放置待测试无线模组100的测试平台3和用于压紧所述待测试无线模组100的压紧组件4，所述顶针组件2设置于所述测试平台3的下方，且顶针组件2与所述待测试无线模组100电性导通，所述测试平台3设置于所述治具主体1上，优选的，所述测试平台3相对于所述治具主体1可滑动设置。所述压紧组件4包括支架41、压块42和压杆组件43，所述支架41固定设置于所述治具主体1上，所述压杆组件43分别与所述支架41和压块42固定连接，所述压块42位于所述测试平台3的上方，通过拉动压紧组件4可带动压块42运动从而将待测试无线模组100压紧。

所述测试母板6与信号衰减器5电性导通，所述信号衰减器5通过射频同轴电缆7与所述顶针组件2电性导通。本实施例中，测试系统还包括转接板8，所述转接板8分别与所述顶针组件2、测试母板6和射频同轴电缆7连接，即转接板8设置于所述射频射频同轴电缆7与顶针组件2之间，且测试母板6还通过连接线与转接板8电连接。如图3所示，所述转接板8与顶针组件2之间使用七根铜线连接，分别为电源线、地线、串口TX线、串口RX线和三根控制线，七根铜线的一端为7pin连接座连接转接板8，另一端分别焊接在所述顶针组件2上。

测试系统还包括屏蔽盒9，所述治具主体1上设有容纳腔，所述屏蔽盒9和转接板8分别设置于所述容纳腔内，所述测试母板6和信号衰减器5均设置于所述屏蔽盒9内。

测试系统还包括开关10、LED指示灯11和供电电源12，所述开关10和LED指示灯11分别与所述转接板8连接，所述供电电源12与所述测试母板6连接。通过开关10可控制整个测试系统的开启和关闭，通过LED指示灯11可显示测试结果。所述供电电源12可以为输出电压5V、输出电流1.5A的直流稳压电源适配器，供电电源12与测试母板6之间可采用双公头USB线连接。

如图4所示，所述测试母板6包括射频芯片61和MCU 62，所述射频芯片61和MCU 62分别与所述转接板8连接。MCU 62可向Renesas公司购买，其型号为R7F0C901，测试母板6上还设有连接线接口63，其型号为DB25，通过连接线接口63可与转接板8电连接。射频芯片61可向Silicon Laboratories公司购买，其型号为Si4463。所述测试母板6上还设有射频天线接口64，射频天线接口64可向深圳市爱沛德电子有限公司购买，其型号为SMA射频同轴连接器，相关参数为：正五脚，50Ω阻抗，DC-12GHz，驻波比≤1。

实施例二

请参照图1、图5及图6，本发明的实施例二为：

无线模组射频性能测试方法，基于实施例一的无线模组射频性能测试系统来完成，包括如下步骤：

S1、测试母板6向待测试无线模组100发送发射指令。

在进行测试之前，需将待测试无线模组100放置在测试平台3上，然后拉动压杆组件43使压块42将待测试无线模组100压紧，压紧后待测试无线模组100与顶针组件2导通，待测试无线模组100正常上电后，其上的指示灯会保持常亮。待测试无线模组100上电后，打开开关10，此时测试母板6向待测试无线模组100发送发射指令，待测试无线模组100设置为发射测试模式，待测试无线模组100成功设置为发射测试模式后向测试母板6发送设置成功的反馈信息。

S2、测试母板6采集待测试无线模组100发送的射频信号的频点和对应的第一RSSI值，并根据所述频点和第一RSSI值计算待测试无线模组100的发射功率和中心频点。

如图6所示，待测试无线模组100以既定中心频点F_C为中心向测试母板6发送射频信号，测试母板6在一定的接收频带内以一定的频点间隔F_S进行对应的第一RSSI值检测，接收频带的范围为[F_D,F_U]，F_S的大小应远小于F_D-F_U的大小，而测试到的最大第一RSSI值的频点F_M就是最靠近待测试无线模组100实际中心频点F_r的频点。所述接收频带的确定与待测试无线模组100既定中心频点和所使用的晶体有关，若晶体偏差范围越大则所述接收频带需越大，又因需要留有一定余量，所以所述接收频带范围要比待测试无线模组100的晶体偏差范围大，所述频点间隔F_S的确定与测试母板6射频方案的数字解调带宽B_M有关，频点间隔F_S应小于测试母板6射频方案的数字解调带宽B_M，且测试母板6的数字解调带宽B_M应小于待测试无线模组100的发射占用带宽B_T。

本实施例中，采用信号衰减器5削弱射频信号强度。经过实践验证，测试母板6测试到的射频信号的第一RSSI值的范围在[R_D,R_U]范围内时，第一RSSI值测试的线性度较好，其中R_D与R_U的大小由测试母板6的射频方案所决定。待测试无线模组100在发射测试模式时使用最大发射功率T_P(dBm)进行发射，由于一般最大发射功率T_P比R_U大，所以需要在测试母板6的射频天线端添加信号衰减器5，先根据待测试无线模组100的射频方案可知T_P的大小，在确定了线性衰减区间[R_D,R_U]和最大发射功率T_P后，继而进一步确定信号衰减器5的选型，这样使得输入到测试母板6的射频信号的第一RSSI值处于其测试的线性度较好的范围[R_D,R_U]内，从而使得发射功率的测试更为准确。

考虑到测试母板6上的第一RSSI值测试精度，本实施例中，连续采集N次射频信号的第一RSSI值，去除前M次的测量结果，计算剩余N-M次第一RSSI值的平均值，以进一步消除由于偶发的测试波动而导致测试不准确问题，提高了测试的稳定性，其中N的大小由测试母板6的射频方案和测试时长所决定，测试母板6射频方案的第一RSSI值测试波动误差越大那么N也需要越大，由于测试时长限制N也不可取值过大，M的计算方法一般为N值的三分之一或N值的三分之二。

对各个频点的第一RSSI值得平均值进行从小到大排序，最大的第一RSSI值平均值在经过补偿算法处理后作为待测试无线模组100的发射功率，其对应的频点作为待测试无线模组100的中心频点。补偿算法具体为：T_p＝RSSI_TX-MAX+M_Atte+M_LL+M_TX-Delta其中，RSSI_TX-MAX表示最大的第一RSSI值平均值，M_Atte表示信号衰减器5的大小，M_LL表示射频线损值，M_TX-Delta表示发射功率测试误差，该值为多次测试试验后得到的经验值。

S3、当所述发射功率和中心频点均合格时，测试母板6向待测试无线模组100发送接收指令。

本实施例中，当发射功率和中心频点不在预设的阈值范围内时，LED指示灯11显示为红色，结束本次测试。只有当在预设的阈值范围内时才继续进行接收灵敏度测试。测试时测试母板6向待测试无线模组100发送接收指令，待测试无线模组100在收到接收指令后设置为接收测试模式，待测试无线模组100在成功设置为接收测试模式向测试母板6发送反馈信息。

S4、测试母板6向待测试无线模组100发送射频信号。

测试母板6向待测试无线模组100发送n个字节带有既定前导码的射频信号，其中n的大小应大于既定前导码的长度且尽可能小，以节省无线收发交互所带来的测试时间。

S5、测试母板6接收待测试无线模组100检测到的所述射频信号对应的第二RSSI值，并根据所述第二RSSI值计算得到待测试无线模组100的接收灵敏度。

待测试无线模组100在收到完整的既定前导码后会通过串口向测试母板6发送其测试到的第二RSSI值，测试到的第二RSSI值在经过补偿算法处理后作为待测试无线模组100的接收灵敏度大小，从而实现对待测试无线模组100的接收灵敏度测试。补偿算法具体为：R_s＝T_stand-RSSI_RX+M_RX-Delta，T_stand表示待测试无线模组100接收灵敏度定标值，RSSI_RX表示第二RSSI值，T_stand＝RSSI_stand+R_stand，RSSI_stand为使用标准无线模组放在治具上进行测试时得到的返回RSSI值，R_stand为其接收灵敏度的仪器测试值，M_RX-Delta表示接收灵敏度测试值与仪器测量值之间的误差，该值为多次测试试验后得到的经验值。

为了能够更快速地接收到待测试无线模组100发送回来的第二RSSI值，测试母板6发送的数据也可设置为既定前导码。即测试母板6发送带有既定前导码的n个字节前导码数据，待测试无线模组100在收到射频信号后会立即通过串口向测试母板6发送其测试到的第二RSSI值，该第二RSSI值在经过补偿算法处理后作为待测试无线模组100的接收灵敏度。判断待测试无线模组100的接收灵敏度是否在合格范围以内，若不在则LED指示灯11显示红色并结束本次测试，若接收灵敏度合格则指示灯显示绿色。在本实施例中，只有在发射测试模式下基于第一RSSI值测定的发射功率和中心频点，以及在接收测试模式下基于第二RSSI值测定的接收灵敏度，均在适合的范围内时，提示测试合格的LED指示灯11显示为绿色，其他情况下所述测试指示灯显示为红色。

在本实施例中，所述测试母板6上还设有一数据导出接口，所述数据导出接口与外部设备信号连接，可用于输出完整的测试数据。上述LED指示灯11只用于指示测试产品的性能是否符合标准，可以提高测试的效率，而数据导出接口能够对整个测试过程中产生的数据进行全部导出，可用于后期的分析和保存。

在一般生产中接收灵敏度测试常用方法为误包率测试，而进行误包率测试存在三个问题：第一个问题是不同同步字无法进行测试，误包率测试需进行双方通信从而要保证双方的同步字相同，但在平常的使用中同一款无线模组不同应用时，其同步字有所不同，这样就导致了测试无法进行的问题，因本实施方法中采用RSSI值象征接收灵敏度的方式，所以不受同步字不同的影响从而解决了不同同步字无法测试的问题；第二个问题是对信号衰减器5的设备精度要求较高从而成本也较高的问题，信号衰减器5需将信号刚好衰减到无线模组的接收灵敏度临界合格处，常规的无线芯片接收灵敏度均在-100dBm以上，若使用可调信号衰减器5或者单个信号衰减器5则设备成本太高，若使用多个信号衰减器5组合会带来其信号衰减值不准确的问题；第三个问题是使用误包率进行测试所耗费的测试周期长，因误包率测试需进行多包数据帧的交互测试以确定无线模组的接收灵敏度，该方法远比使用RSSI值采集的方式耗时长从而影响实际生产的产能。所以采用本实施例中接收灵敏度的测试方法，解决了因同步字不同无法进行测试、设备精度要求高和测试耗时长的问题，减少了人力和设备成本的投入，提高了生产的产能。

表1为通过本实施例的测试方法测试得到的数据与通过现有测试仪器测试得到的数据对比。其中，中心频点和发射功率的现有测试仪器的型号为FieldFox MicrowaveAnalyzer-N9915A，接收灵敏度的现有测试仪器的型号为ESG Vertor Signal Generator-E4438C，这两种测试仪器均可向KeySight公司购买。

表1测试数据对比

从上表可知，通过本实施例测试得到的中心频点、发射功率以及接收灵敏度与通过现有测试仪器测试得到的数据相差不大，满足实际无线模组生产测试精度要求。

综上所述，本发明提供的无线模组射频性能测试治具、测试系统及测试方法，测试母板通过顶针模组与待测试无线模组电连接，在待测试无线模组的发射测试模式和接收测试模式下通过RSSI值测定待测试无线模组的发射功率、中心频点和接收灵敏度，能够提高检测的效率和准确性，并且降低维护成本和人力成本。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种无线模组射频性能测试治具，包括治具主体，其特征在于，还包括顶针组件、用于放置待测试无线模组的测试平台和用于压紧所述待测试无线模组的压紧组件，所述顶针组件设置于所述测试平台的下方，且顶针组件与所述待测试无线模组电性导通，所述测试平台设置于所述治具主体上。

2.根据权利要求1所述的无线模组射频性能测试治具，其特征在于，所述压紧组件包括支架、压块和压杆组件，所述支架固定设置于所述治具主体上，所述压杆组件分别与所述支架和压块固定连接，所述压块位于所述测试平台的上方。

3.根据权利要求1所述的无线模组射频性能测试治具，其特征在于，所述测试平台相对于所述治具主体可滑动设置。

4.一种无线模组射频性能测试系统，其特征在于，包括信号衰减器、用于测试待测试无线模组射频性能的测试母板和权利要求1-3任意一项所述的无线模组射频性能测试治具，所述测试母板与信号衰减器电性导通，所述信号衰减器通过射频同轴电缆与所述顶针组件电性导通。

5.根据权利要求4所述的无线模组射频性能测试系统，其特征在于，还包括转接板，所述转接板分别与所述顶针组件、测试母板和射频同轴电缆连接。

6.根据权利要求5所述的无线模组射频性能测试系统，其特征在于，还包括屏蔽盒，所述治具主体上设有容纳腔，所述屏蔽盒和转接板分别设置于所述容纳腔内，所述测试母板和信号衰减器和均设置于所述屏蔽盒内。

7.根据权利要求5所述的无线模组射频性能测试系统，其特征在于，还包括开关和LED指示灯，所述开关和LED指示灯分别与所述转接板连接。

8.根据权利要求4所述的无线模组射频性能测试系统，其特征在于，还包括供电电源，所述供电电源与所述测试母板连接。

9.根据权利要求5所述的无线模组射频性能测试系统，其特征在于，所述测试母板包括射频芯片和MCU，所述射频芯片和MCU分别与所述转接板连接。

10.基于权利要求4-9任意一项所述的无线模组射频性能测试系统的测试方法，其特征在于，包括：

测试母板向待测试无线模组发送发射指令；

测试母板采集待测试无线模组发送的射频信号的频点和对应的第一RSSI值，并根据所述频点和第一RSSI值计算待测试无线模组的发射功率和中心频点；

当所述发射功率和中心频点均合格时，测试母板向待测试无线模组发送接收指令；

测试母板向待测试无线模组发送射频信号；

测试母板接收待测试无线模组检测到的所述射频信号对应的第二RSSI值，并根据所述第二RSSI值计算得到待测试无线模组的接收灵敏度。

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