CN201601677U - 混合型电台自动测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型混合型电台自动测试系统，具有用于安装各种仪器和控制箱的测试机柜及频谱分析仪、数据采集模块、示波器、射频信号源、射频功率计、频率计、程控电源、计算机；且上述仪器或设备及计算机之间通过IEEE-488/2.0总线接口电缆、通用TTL I/O接口电缆和射频电缆连接，实现数据、指令、图形和模拟信号的传递和自动控制；用于系统控制显示的液晶彩色显示器和用于测试数据输出打印的激光打印机与工业控制计算机连接。本实用新型混合型电台自动测试系统的仪器部分采用“PXI仪器模块+通用台式仪器”进行构建，在目前条件下，可充分发挥各自的优点，既体现了技术的先进性和系统的可扩展性，又避免了虚拟仪器在高频段性能和精度的不足。

Description

混合型电台自动测试系统

技术领域

本实用新型属于电台自动控制及自动测试装置，适用于电台的生产测试及检验测试。

背景技术

电台出厂时需要做各种测试，常见的电台测试系统有以下3类：

1、分立仪器型自动测试系统

由各种能够满足测试要求的单台仪器在GPIB或RS-232总线接口支持下，利用PC计算机和虚拟编程语言或其它开发软件组成，其组成形式可概括为“计算机+GPIB总线+通用台式仪器”。分立仪器型自动测试系统的优点是台式仪器技术成熟，性能稳定，可实现高端指标测试；而其缺点主要体现在系统的造价较高，GPIB总线数据传输率低，系统组成规模大，体积和重量大，不利于功能扩展。

2、综合仪器型自动测试系统

由综合测试仪器和少数单台仪器在PC计算机和虚拟仪器编程语言组成，其组成形式可概括为“计算机+GPIB总线+台式综合仪器”。其优点是系统所用仪器较少；缺点是测量精度受综合测试仪限制，其测量精度没有单台仪器组成的自动测试系统高，如功率测量精度为±7.5％；其次是综合测试仪所带频谱分析仪，由于其分辨率带宽达不到要求，因此不能完成单边带电台的互调指标测试，内置示波器也不具备数据读取功能，因此该类自动测试系统组成时还需购置频谱分析仪、数字存储示波器和高频信号发生器各一台。因而其造价也较高。

3、测试总线型综合自动测试系统

在通用测试总线VXI或PXI和相关的功能仪器模块支持下，利用PC计算机和虚拟仪器编程语言组成的总线型自动测试系统，其组成形式可概括为“计算机+GPIB总线+通用仪器模块”。其优点是系统结构紧凑，可实现便携或移动测试的需要，并可通过更换不同的功能仪器模块和改变功能软件，方便地达到改变测试对象的要求；其缺点是全部采用总线技术和RF功能模块实现的测试系统价格昂贵，并且高端测试指标受功能模块技术性能指标的限制，影响了系统扩展的可能性，对产品检测并不实用。

发明内容

本实用新型目的是解决以下问题：解决分立仪器型自动测试系统的造价较高，GPIB总线数据传输率低，系统组成规模大，体积和重量大，不利于功能扩展；解决综合仪器型自动测试系统测量精度受综合测试仪限制，其测量精度偏低和GPIB总线数据传输率低的问题；解决测试总线型综合自动测试系统的RF功能模块价格昂贵，并且高端测试指标受功能模块技术性能指标的限制的问题。

混合型自动测试系统在通用性、自动化、可扩展性、测试精度和测量速度都比以往分立式仪器有了很大的提高，在系统的组成方式上也比其它三种方式有很大的改进，克服了虚拟模块在RF以上频段性能指标较低，台式仪器价格较高，系统组成规模大，体积和重量大，不利于功能扩展的缺陷，解决了跳频指标手工测试效率低、观测困难的问题，达到了自动测试系统设计要求，满足了多种型号电台在生产、验收过程中的测试需求。

具体地说，混合型电台自动测试系统，具有用于安装各种仪器和控制箱的测试机柜，其测试机柜中还安装有下列仪器或设备：

(1)用于测量收发信机的互调、谐波、载波抑制、无用边带抑制、跳频带宽、跳频频率数等参数的频谱分析仪；

(2)用于音频信号的产生及分析，配合其它仪器测量接收机的灵敏度、选择性、音频响应、失真度、最大音频输出、自动增益控制、最大机内噪声电压、音频调制特性、话路输入电平等指标的数据采集模块，且该数据采集模块包括多功能DAQ、4PC接口卡、8槽PXI 3U机箱，

(3)用于测量收发转换时间的示波器；

(4)测量接收机灵敏度、选择性、音频响应、失真度、最大音频输出、自动增益控制、以及测试收信机的中频抑制比、像频抑制比、倒易混频、阻塞、带外互调等指标的射频信号源；

(5)用于测量发射机的功率和系统校准的射频功率计；

(6)测试收发信机的频率误差指标的频率计；

(7)用于为被测电台提供直流电源的程控电源；

(8)用于系统控制的工业控制计算机；

且上述仪器或设备及计算机之间通过IEEE-488/2.0总线接口电缆、通用TTL I/O接口电缆和射频电缆连接，实现数据、指令、图形和模拟信号的传递和自动控制；用于系统控制显示的液晶彩色显示器和用于测试数据输出打印的激光打印机与工业控制计算机连接。

本实用新型优点和积极效果：

以“计算机+GPIB总线+PXI仪器模块+通用台式仪器”所构成的混合型自动测试系统具有较突出的优势，主要体现在以下两个方面，第一是技术的先进性。PXI仪器模块即虚拟仪器，是电子测量仪器的第四代产品，即第一代为模拟仪器；第二代数字化仪器；第三代智能仪器；第四代虚拟仪器。在现代电子测量领域中，虚拟仪器无疑是现在和将来自动测试技术发展的主要方向。区别于传统台式的、用电路实现的、功能固定的模拟仪器，虚拟仪器基于软件技术设计，通过计算机提供的强大图形环境和功能扩展能力，建立图形化的虚拟仪器面板，完成对仪器的控制、数据采集、数据测量和分析以及测量结果显示等功能。它利用工业计算机标准化、模块化、开放式体系结构，配上相应的仪器驱动软件，使计算机成为一台具有高度测试自动化能力、功能强大的“仪器”。虚拟仪器能通过修改软件和重新配置，实现不同的测量功能。第二是数据传输速率的大幅提高，PXI总线速率为132MBps，远高于GPIB总线8MBps的数据传输速率。第三是测试成本低。由于虚拟仪器采用软件代替硬件，实现仪器的信号处理、结果表达和仪器控制，构建测试系统的硬件大大简化，测试成本大幅度降低。

混合型电台自动测试系统的仪器部分采用“PXI仪器模块+通用台式仪器”进行构建，在目前条件下，可充分发挥各自的优点，即体现了技术的先进性和系统的可扩展性，又避免了虚拟仪器在高频段性能和精度的不足。

附图说明

图1为本实用新型系统组成图。

图2为本实用新型测试流程路径图。

图3为本实用新型测试系统软件结构图。

具体实施方式混合型电台自动测试系统是由8台通用仪器、1台PXI机箱及2个PXI功能模块和1台信号开关控制箱所组成的。其中所有的仪器和设备集中安装在测试机柜中(调制域分析仪可选择外置)，各仪器、模块及计算机之间通过IEEE-488/2.0总线接口电缆、通用TTL I/O接口电缆和射频电缆连接，实现数据、指令、图形和模拟信号的传递和自动控制。

全部的测试过程和测试方法都无需对测试系统进行人工硬件调整，均可通过对计算机上的参数设置(自动或手动)来实现，同时软件提供仪器配置、仪器设置、仪器校准等信息，并提供实时的操作/校准帮助提示和连接框图。软件提供数据存储、误差修正、测量门限限制等功能，通过用存储的测量结果进行自动比对，实现快速的调整、测量和防止误操作，免除一切的人工计算并打印出自动生成的测试报告。

混合型电台自动测试系统是由部分高端技术指标的台式仪器和PXI通用测试总线仪器模块系统，在虚拟仪器编程语言的支持下组成的性能价格比较优良的集成化自动测试系统，其组成形式可概括为“计算机+GPIB总线+PXI仪器模块+通用台式仪器”。混合型自动测试系统的特点是：既可以通过高性能的台式仪器解决高端测试需求的问题，又可以通过PXI通用测试总线仪器模块系统解决一般的测度需求问题，在相当大的程度上弥补了上述三种测试方法的不足，并能很好地改善和提高系统的可扩展性能，具有很好的技术先进性。

全部的计算机测量软件均工作在Windows环境下，并采用Windows格式的图形用户界面、下拉式菜单结构、弹出式操作对话框和信息提示框，紧凑而直观，所有的测量结果、测量标准一目了然。

系统使用微软的最新开发平台Microsoft Visual Studio.NET2003进行开发，其中数据采用XML结构进行编写。

混合型电台自动测试系统组成及各部分的用途见表1。

表1

1、测试流程

电台自动测试系统通过设计专用的测试程序，可自动完成对被测电台所设定的性能指标的测试，其主要测试流程如下：

1.1射频输出功率

a)测试路径：测试电台至功率计路径(如图2)

b)测试流程：

a.电台发射；

b.待电台发射功率稳定后从综合测试仪功率计读回功率值。

1.2频率误差

c)测试路径：测试电台至频率计路径(如图2)。

d)测试流程：

a.电台发射；

b.从频率计读回载波信号频率，同标称频率之差为频率误差。

1.3互调失真

e)测试路径：测试电台至频谱分析仪路径(如图2)。

f)测试流程：

a.音频信号发射器发送1.1kHz、1.775kHz双音频信号；

b.电台发射，调节等幅双音电平，直到发射功率到指定水平；

c.从频谱仪读回互调产物的电平。

1.4无用边带抑制

g)测试路径：测试电台至频谱分析仪路径(如图2)。

h)测试流程：

a.音频信号发射器发送1.1kHz音频信号；

b.电台发射，功率为额定峰包功率-3dB；

c.从频谱仪读回无用边带和主信号的峰值。

1.5话路输入电平

i)测试路径：测试电台至频谱分析仪路径(如图2)。

j)测试流程：

a.音频信号发射器发送1.1kHz音频信号；

b.电台发射；

c.调节音频信号输出电平，直到发射机达到额定输出功率-6dB。

1.6音频调制特性

k)测试路径：测试电台至功率计路径(如图2)。

l)测试流程：

a.音频信号发射器发送300Hz～3kHz音频信号，扫频方式；

b.电台发射；

c.通过功率计读回不同音频调制信号下的功率响应。

1.7无用边带抑制

m)测试路径：测试电台至频谱分析仪路径(如图2)。

n)测试流程：

a.音频信号发射器发送1kHz音频信号；

b.电台发射，频谱仪观察范围偏离主信号300Hz～3kHz；

c.通过频谱仪读回最大峰值和次大峰值。

1.8杂散窄带射频分量

o)测试路径：测试电台至频谱分析仪路径(如图2)。

p)测试流程：

a.音频信号发射器发送1kHz音频信号；

b.电台发射；

c.通过频谱仪读取谐波点和带外杂散；

d.杂散窄带射频分量。

1.9发射机功耗

a)测试路径：测试电台至功率计路径(如图2)。

b)测试流程：

a.音频信号发射器发送1kHz音频信号；

b.电台发射，使其工作额定输出功率状态；

c.通过程控电源测出电台的发射功耗。

1.10灵敏度

q)测试路径：测试电台至信号发生器路径，分析音频输出(如图2)。

r)测试流程：

a.射频信号源输出载波或调制信号；

b.电台接收状态，调节信号源输出功率，使得电台音频输出额定信噪比；

c.通过信号源输入电平，测出电台灵敏度。

1.11选择性

s)测试路径：测试电台至信号发生器路径，分析音频输出(如图2)

t)测试流程：

a.射频信号源输出载波或调制信号；

b.电台接收状态，信号源输出功率在灵敏度基础上增加6dB和40dB；

c.左右调节信号源输出频率，使得电台音频输出信噪比降低额定值。

1.12频率响应

a)测试路径：测试电台至信号发生器路径，分析音频输出(如图2)。

b)测试流程：

a.射频信号源输出载波或调制信号；

b.电台接收状态，信号源输出指定功率；

c.改变信号源调制频率，记录此时电台的音频输出电压，最大值同最小值之差即为测试结果。

1.13总失真系数

a)测试路径：测试电台至信号发生器路径，分析音频输出(如图1)

b)测试流程：

a.射频信号源输出载波或调制信号；

b.电台接收状态，信号源输出指定功率；

a.改变信号源调制频率，记录此时电台的音频输出电压，最大值同最小值之差即为测试结果。

●射频信号源输出载波或调制信号；

●电台接收状态，信号源输出指定功率；

●调节音量旋钮为最大，测出此时音频电压。

1.14中频抑制比

a)测试路径：测试电台至信号发生器路径，分析音频输出(如图2)。

测试流程：

a.射频信号源输出载波或调制信号，频率为中频频率±调制频率；

b.电台接收状态，保持测试灵敏度时的音量旋钮位置不变；

c.调节信号源输出功率，直至电台音频输出额定信纳比。

1.15像频抑制比

a)测试路径：测试电台至信号发生器路径，分析音频输出(如图2)。

b)测试流程：

a.射频信号源输出载波或调制信号，频率为像频频率±调制频率；

b.电台接收状态，保持测试灵敏度时的音量旋钮位置不变；

c.调节信号源输出功率，直至电台音频输出额定信纳比。

1.16寄生频率抑制比

a)测试路径：测试电台至信号发生器路径，分析音频输出(如图2)。

b)测试流程：

a.射频信号源输出载波或调制信号，频率为寄生频率±调制频率；

b.电台接收状态，保持测试灵敏度时的音量旋钮位置不变；

c.调节信号源输出功率，直至电台音频输出额定信纳比。

1.17阻塞

a)测试路径：测试电台至信号发生器路径，分析音频输出(如图2)。

b)测试流程：

a.射频信号源1输出载波或调制信号；

b.电台接收状态，射频信号源1输出规定电平；

c.信号源2输出偏离信号源1指定频率，调节信号源2输出功率，直至电台音频输出额定信纳比。

1.18倒易混频

a)测试路径：测试电台至信号发生器路径，分析音频输出(如图2)

b)测试流程：

a.射频信号源1输出载波信号；

b.电台接收状态，信号源1输出指定功率，调节音量旋钮直至电台音频为额定信纳比；

c.设置射频信号源2，频率fs±20kHz，调节功率直至电台音频输出为额定信纳比。

1.19带外互调

a)测试路径：测试电台至信号发生器路径，分析音频输出(如图2)

b)测试流程：

a.射频信号源1输出载波信号，频率为载波频率±调制频率±指定频率偏离；

b.射频信号源2输出载波信号，频率为载波频率×2±调制频率±指定频率偏离，使得两个信号源的互调产物位于电台主信号位置；

c.同步调节两个信号源输出功率，直至电台音频输出为额定信纳比。

1.20AGC特性

a)测试路径：测试电台至信号发生器路径，分析音频输出(如图1)

b)测试流程：

a.射频信号源1输出载波信号，频率为载波频率±调制频率；

b.电台接收状态，信号源输出指定功率；

c.调节音量电位器，直至电台音频输出为额定信纳比，记录此时的音频电压；

d.再次增加信号源输出功率直至为灵敏度的100倍，记录此时的音频电压。

1.21功耗

a)测试路径：测试电台至信号发生器路径，分析音频输出(如图2)

b)测试流程：

a.射频信号源1输出载波信号，频率为载波频率±调制频率；

b.电台接收状态，信号源输出调至规定值；

c.调节电台音量旋钮使输出为额定值，通过程控电源读回功耗。

2.测试软件界面

运行电台自动测试系统软件后，其操作界面如图1所示。对话窗采用Microsoft公司通用样式窗，以方便操作者使用。

2.1测试项目的选择

单击“打开测试规划”选项，双击对话框中的被测电台常规测试规划，单击已选各测试项，就可将选中的测试项添加到测试规划中。在合格门限选项中可根据被测电台的检验合格标准进行设定。

2.2主要测试参数的设定

2.2.1在“被测电台基本参数设置”中，可对以下电台基本参数进行设置：

1)被测电台工作电压：按被测电台的标称测试工作电压设置，单位为伏特(V)；其目的是设置程控电源的直流输出电压值。

2)被测电台工作过流保护：按被测电台的最大工作电流的1.2～1.5倍设置，单位为安培(A)；其目的是设置程控电源的过载保护电流值。

3)发射触发方式判断：按被测电台的发射触发方式设置，接低电平转发的电台选择“单端”，两线短接转发的电台选择“双端”；其目的是设置信号控制箱对电台的收、发转换控制方式值。

4)电台音频输入方式：按被测电台的耳机输出方式设置，耳机一端接地的电台选择“不平衡”，耳机双端不接地的电台选择“平衡”；其目的是设置信号控制箱对电台音频输出电路的输出方式进行匹配。

5)测试系统音频输出阻抗：按被测电台的耳机交流阻抗进行设置，单位为欧姆(Ω)。其目的是设置信号控制箱内置匹配电阻与电台音频输出电路完全匹配。

2.2.2在“接收机-灵敏度”测试基中，可对以下测试参数进行设置：

1)被测设备工作频点：按被测电台的测试频率进行设置，单位为兆赫兹(MHz)；不测试的频率点选择“None”。在测试过程中，系统将按所设频点进行逐点测试。

2)被测电台工作模式：按电台的被测“工种”进行设置，其中有上边带“USB”、下边带“LSB”、报“CW”可选；

3)基准输出电平范围：按电台的测试信纳比(S+N/S)要求进行设置，如S+N/S＝12dB，则此项应设置为“12dB”；

4)基准输出电平误差范围：设置判断信纳比偏离基准输出电平的范围，单位为分贝(dB)，其典型设置值为0.3dB；

5)射频源输出音频分量：按电台测试工种要求进行设置。单位为千赫兹(kHz)，单边带电台测试其应设置值1kHz；

6)射频源输出起始电压：设置输入到被测设备的初始信号幅度，单位为微伏(μV)，其典型设置值为1μV；

7)射频源输出起始步进电压：设置输入信号幅度的变化量，单位为微伏(μV)；数字设置大，则测试速度快，但测试分辨率低，反之则测试速度较慢快，但测试分辨率较高；其典型设置值为0.5μV；

8)额定输出电平：按电台的音频额定输出电压进行设置。单位为伏特(V)；

9)额定输出电平精度：设置判定音频额定输出电压的范围。单位为伏特(V)；

10)电台初始电位器位置：按电台音频输出功率设置电台音量电位器的初始位置，单位为伏特(V)；如果电台音量电位器是手工调谐，系统将弹出图4的对话窗，窗内的指针和数字将与电台音量电位器连动，以完成半自动测试方式的人机对话。当指针进入到对话窗绿色区域内，系统认为已完成音量设定，对话窗消失。

11)电位器调谐判定范围：设置判定电台音量电位器调节到合适位置的范围，单位为伏特(V)；

12)延时等待时间：按电台收到信号并能输出稳定电压值的时间进行设置，单位为毫秒(ms)，其典型设置值为200ms；

13)合格门限：按被测电台的文件所规定的合格标准进行设置，单位为微伏(μV)。

2.2.3在“跳频-跳频带宽”测试基中，可对以下测试参数进行设置：

1)被测设备工作频点：按被测电台的测试频率进行设置，单位为兆赫兹(MHz)；即设定被测电台的跳频中心频率。

2)被测电台工作模式：按电台的被测“工种”进行设置，其中有上边带“USB”、下边带“LSB”可选；

3)音频源频率：按电台测试要求进行设置。单位为千赫兹(kHz)，单边带电台测试其应设置值1kHz；

4)音频源电平：按电台测试要求设置输入到被测设备的起始射频信号幅度，单位为毫伏(mV)；

5)扫描频率带宽：按电台测试点的跳频带宽的4倍进行设置。单位为千赫兹(kHz)；

6)频谱仪RBW：按电台的测试要求设置RBW值，单位为千赫兹(kHz)，典型设置为0.1kHz；

7)频谱仪VBW：按电台的测试要求设VBW值，单位为千赫兹(kHz)，典型设置为0.1kHz；

8)频谱仪内置射频衰减：按电台输出功率的大小设置频谱仪内置射频衰减值，单位为分贝(dB)，典型设置为20dB；

9)频谱仪参考电平：按电台输出功率的大小设置频谱仪的参考电平，单位为分贝(dB)，典型设置为40dB；

10)频谱仪Mark选择区域：可设置频谱仪读取数据时的Mark点选择范围，单位为赫兹(Hz)，典型设置为400Hz；

11)延时等待时间：按电台转发到能够在调制域分析上显示稳定的波形的时间进行设置，单位为毫秒(ms)，其典型设置值为5000ms；

12)频谱仪dB/DIV：按电台输出功率的大小设置频谱仪Y轴每格分辨率，单位为分贝(dB)，典型设置为10dB；

13)频谱仪峰值分辨率：按电台输出跳频频率间隔的大小设置频谱仪Y轴峰值的分辨率，单位为分贝(dB)，典型设置为0.1dB；

14)频谱仪判断门限：按电台跳频带宽测试要求设置，单位为分贝(dB)，典型设置为6dB；

15)合格门限：按被测电台的文件所规定的合格标准进行设置，单位为千赫兹(kHz)，

3.测试数据及报告

1)测试完成后，通过选择测试结果选项查看可以查看测试结果。

2)在测试选项中，选择相应的指标可以查看被测设备的测试结果，不合格的测试项以红色背景显示。

3)在菜单栏中，点击数据处理选项下拉菜单中选择测试结果另存为选项，可以把测试结果保存为文件形式，以便于进行数据查询和其它分析软件进行数据共享。

选择测试数据及报告选项后，系统将弹出“测试报告信息”对话框，在此对话框中可选择生成报告后浏览和生成报告后自动打印选项，选择后系统将测试结果自动填写到所生成的测试报告中，如表3所示。其中测试报告表格形式可由用户自行绘制，软件程序自动填写识别采用了在Microsoft Word表格中的自定义书签名的方法来实现，从而使二次开发灵活方便。从测试报告中可看到，测试系统已将需测试三大类电性能指标进行了测试，测试数据精度为百分之一。

3.1测试软件结构

电台自动测试系统软件为系统的人机接口，管理整个测试系统，图2是测试系统软件的结构图，软件包括以下四个部分：

1)系统参数定义模块：此模块根据硬件设备，定义本地测试计划数据库、测试计划制订模块和仪表驱动模块的定义；

2)数据库：测试软件系统包括三个数据库——本地测试计划数据库、本地测试结果数据库和远端数据库；本地测试计划数据库与仪表驱动模块互动，不同的仪表驱动模块对应不同的本地测试计划数据库，这样，以后升级本系统软件，只需要升级本地测试计划数据库和仪表驱动模块就可以实现了，而不需要改变其它模块；测试结果将存储在本地计算机的本地测试结果数据库。测试结果文件以XML格式存储，因为XML是标准格式，多种编程语言都有XML接口，可方便与其它程序接口。

3)人机界面模块：此模块包括三个方面——测试计划制订模块、测试计划执行模块和测试结果显示及输出打印模块(与数据库接口，并显示及输出打印测试结果)。

4)仪表驱动模块：以动态连接库的形式完成；系统软件将仪表驱动模块做成动态连接库的形式。这样，系统升级只需要更改仪表驱动模块和本地测试计划数据库。

Claims (1)

1.混合型电台自动测试系统，具有用于安装各种仪器和控制箱的测试机柜，其特征是测试机柜中还安装有下列仪器或设备：

(1)用于测量收发信机的互调、谐波、载波抑制、无用边带抑制、跳频带宽、跳频频率数诸参数的频谱分析仪；

(2)用于音频信号的产生及分析，配合其它仪器测量接收机的灵敏度、选择性、音频响应、失真度、最大音频输出、自动增益控制、最大机内噪声电压、音频调制特性、话路输入电平诸指标的数据采集模块，且该数据采集模块包括多功能DAQ、4PC接口卡、8槽PXI 3U机箱；

(3)用于测量收发转换时间的示波器；

(4)测量接收机灵敏度、选择性、音频响应、失真度、最大音频输出、自动增益控制、以及测试收信机的中频抑制比、像频抑制比、倒易混频、阻塞、带外互调诸指标的射频信号源；

(5)用于测量发射机的功率和系统校准的射频功率计；

(6)测试收发信机的频率误差指标的频率计；

(7)用于为被测电台提供直流电源的程控电源；

(8)用于系统控制的工业控制计算机；

且上述仪器或设备及计算机之间通过IEEE-488/2.0总线接口电缆、通用TTLI/O接口电缆和射频电缆连接，实现数据、指令、图形和模拟信号的传递和自动控制；用于系统控制显示的液晶彩色显示器和用于测试数据输出打印的激光打印机与工业控制计算机连接。

Images