CN212258965U - 一种射频模块的自动测试系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种射频模块的自动测试系统，包括：电测试驱动模块，与被测的多个射频模块连接供电进行电参数测试，并通过内置的反馈组件进行故障反馈；信号测试控制模块，用于连接多个信号测试仪器和多个射频模块，并由内部设有的多个开关矩阵来实现射频信号的传输通断；主控制模块，连接有外部电源，通过与电测试驱动模块连接对每个被测的射频模块进行独立供电并检测电参数，通过与信号测试控制模块连接控制信号测试仪器对被测的射频模块进行信号测试；并将电参数和信号测试结果发送至计算机中进行汇总反馈。

Description

一种射频模块的自动测试系统

技术领域

本实用新型属于射频信号测试领域，具体涉及一种射频模块的自动测试系统。

背景技术

射频模块测试是利用现有的电子测量仪器，如频谱分析仪、信号发生源、网络分析仪、噪声分析仪等对模块化产品(主要包括有源模块、无源模块等)进行各项射频参数指标的测试。包括有源模块的功率、增益、增益调节范围、自动电平控制范围(ALC)、无源模块的驻波比、插入损耗、带内波动、帯外抑制、三阶互调、噪声系数、杂散发射等指标的测试。

自动测试系统是指在计算机控制下，能自动进行测量仪器的校准、参数配置、测量、数据处理与显示或结果输出的系统。通常是在标准的测控系统或仪表总线的基础上组建而成的，整个测试过程都是在预先编制好的测试程序统一控制下自动完成的，具有高速度、高精度、多功能、多参数和较宽的测量范围等特点。传统的射频模块测试方法及局限，由于射频产品的测试专业性较强，射频生产厂商的设备测试自动化程度都不是很高，不能形成一个综合的生产线自动测试系统。

射频模块测试通常需要在一定的条件下对设备的某几项性能参数进行大量重复的测试。而目前广泛应用的电子测量仪器，如频谱分析仪、网络分析仪等其本身并不具备智能化的连续自动测试能力，对该类型仪器的操作较多采用人工单次手动方式。其局限性主要有测试数据需要人工记录、效率低且容易出错。

另外随着通讯技术的高速发展，各种无线通讯设备、模块已经进入批量生产规模，传统测试方式已经不能满足批量生产的要求。生产线上的这种测试现状严重制约了生产的发展壮大，实现传统电子测量仪器和计算机软件的进一步结合，利用计算机强大的数据处理、管理和发布能力来拓展传统电子测量仪器的测量功能具有现实意义。

实用新型内容

为了解决现有技术中问题，本申请提供一种射频模块的自动测试系统，旨在提供一种集成度高且能够同时对其射频信号与供电参数一同进行测试的系统。

为了达到上述目的，本申请所采用的技术方案为：

一种射频模块的自动测试系统，通过计算机连接现有仪器对多个射频模块同时进行电参数和射频参数的自动测试，包括：

电测试驱动模块，与被测的多个射频模块连接供电进行电参数测试，并通过内置的反馈组件进行故障反馈；

信号测试控制模块，用于连接多个信号测试仪器和多个射频模块，并由内部设有的多个开关矩阵来实现射频信号的传输通断；

主控制模块，连接有外部电源，通过与电测试驱动模块连接对每个被测的射频模块进行独立供电并检测电参数，通过与信号测试控制模块连接控制信号测试仪器对被测的射频模块进行信号测试；

并将电参数和信号测试结果发送至计算机中进行汇总反馈。

进一步的，所述主控制模块中设有控制板MCU，通过设有的信号收发端口与计算机连接；

主控制模块还设有供电检测电路和系统供电电路，通过控制供电检测电路对被测的射频模块进行供电和电参数测试，将电参数测试后得到的电参数通过信号收发端口与计算机连接。

进一步的，所述供电检测电路包括均由控制板MCU控制并为串联关系的负载开关和电流检测器；

所述负载开关为控制被测的射频模块的供电总开关，所述电流检测器获取所述电参数并由控制板MCU接收。

进一步的，所述主控制模块还包括信号控制线路，通过UART连接口结构以485串行总线标准进行信号传输。

射频模块自动测试系统主要有连接各测量仪表的接口总线、实现测量切换的射频开关、以及实现自动测试的控制软件组成。在自动测试系统中需要解决仪器、设备间的接口问题。大规模集成电路技术发展，提供了多种用于自动测试的芯片，使接口电路的实现变得简单，则接口系统已从专用型逐渐发展成为通用型，不同厂家生产的设备互连在一起，构成一个自动测试系统，就需要各个产品具有相同的接口协议，即对接口的电气性能、机械尺寸、信号传输形式以及功能四个方面都需要有统一的规定，实现标准化。

串口是一个泛称，UART、TTL、RS232、RS485都遵循类似的通信时序协议，因此都被通称为串口。通用异步收发器UART是串口收发的逻辑电路，这部分可以独立成芯片，也可以作为模块嵌入到其他芯片里，单片机、SOC、PC 里都会有UART模块。

通用串行总线，和串口完全是两个概念。虽然也是串行方式通信，但由于 USB的通信时序和信号电平都和串口完全不同，因此和串口没有任何关系。USB 是高速的通信接口，用于PC连接各种外设，U盘、键鼠、移动硬盘、当然也包括“USB转串口”的模块。

而RS485是一种串口接口标准，为了长距离传输采用差分方式传输，传输的是差分信号，抗干扰能力比RS232强很多。

进一步的，所述系统中采用子板集连接座集成系统供电线路、供电检测电路和控制信号线路。

进一步的，所述主控制模块中还设有与控制板MCU连接的按键接口。

进一步的，所述信号测试模块设有连接信号测试仪器的仪器连接端，还设有多个射频连接头，每个所述射频连接头单独连接被测的射频模块；

所述开关矩阵连接多个射频连接头，并在信号测试模块中设有连接所有开关矩阵的开关B；

在仪器连接端上设有开关A，所述开关A与开关B匹配连接，并通过设有的控制RF开关MCU对开关A、开关B和开关矩阵中设有的开关C进行控制。

进一步的，所述电测试驱动模块设有多个并联的驱动电路，所述驱动电路均由主控制模块控制和供电，而每个驱动电路对应一个被测的射频模块并供给测试用电。

进一步的，所述驱动电路包括射频模块驱动板MCU，所述射频模块驱动板 MCU由控制板MCU进行控制和供电，并通过控制设置在驱动电路的开关驱动来实现连接的射频模块供电；

所述的反馈组件为设置在驱动电路中的多个与射频模块对应的LED故障灯驱动，通过对应每个射频模块设有的LED故障灯来进行故障反馈。

进一步的，所述信号测试仪器包括信号源、频谱仪和矢量网络分析仪；所有信号测试仪器均通过同轴线与信号测试控制模块连接。

本实用新型基于一些较高精度和性能的器件，结合现有的测试仪器，设计一套射频模块的自动化检测，将以极低成本解决传统测试方法上的低效率问题。由于非仪表用器件的测量元器件性能和精度都达到了较高水平，完全能满足普通射频模块的合格品检测。

其中的主控制模块集成度较高，且通过子板集连接座集成有供电线路和控制线路，从而完成对多个射频模块同时进行多项目测试。而在每个测试模块中均设有单独的MCU控制芯片，来实现较为精确的测试控制。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型整个系统的结构关系示意图；

图2是本实用新型的主控制模块的架构图；

图3是本实用新型的电测试驱动模块的架构图；

图4是本实用新型的信号测试控制模块的架构图；

图5是本实用新型配电控制模块的MCU及各引脚的连接示意图；

图6是本实用新型中信号测试控制模块的射频链路控制电路图；

图7是本实用新型中信号测试控制模块的一个开关矩阵电路图；可以看到，其中的PE42512即为常用的高掷数射频开关，图中是展示的单个开关矩阵的电路原理，则该开关对应图4中的SP12T微波单刀十二掷开关；

且由于实施例3中总共包含有三个并联的开关矩阵，所有开关矩阵均与同个图4中展示的SP3T微波单刀三掷开关连接，但由于整个框图较大，无法在申请文件中清楚展示，则仅截取单个开关矩阵的示意图来表现具体实施方式；

图8是本实用新型中电测试驱动模块中的单个模块驱动电路。

图中：1-测试工装，2-主控制模块，3-矢量网络分析仪，4-频谱仪，5-信号源。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，本申请的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，本申请的描述中若出现术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例1：

射频模块(DUT)的生产测试包括电参数和射频参数：电压特性、电流特性、发射机性能、接收机性能。传统上将测量仪器接口连接测试工装1，工装再压合到被测模块上，运行测试程序，测试人员查看仪器数据，根据标准判定是否合格。由于射频参数测量需要分别连接射频模拟接口，不同链路的测试需要重新链接线缆。所以需要多个工装分别连接信号源5、频谱仪4、矢量网络分析仪3等测试仪器，一个工装只能测试一个模块的一项参数。

每次测试的模块只有一个，工装频繁的上件、下件，工作量很大，效率低；模块的电参数拆分了很多子项，工装成本成倍增加，需要的测试员成增加，同时测试人员需要具有使用仪器的素养，劳动力质量要求高，增加人力成本。为了解决传统测试方法的低效率问题，需要采用自动化测试系统，市面上有很多基于仪器的自动化测试系统，但无一例外的价格高昂，无法面向成本敏感的企业。

自动测试系统是指在人很少参与的情形下，自动进行量测、处理数据信息，并以合适的方式输出结果的系统。不同的领域会有不同的自动测试系统，但一般都是使用计算机代替人工劳动的活动。射频模块的自动测试系统是取代传统测试系统，用计算机远程控制各种测试仪器进行大规模、多数量测试的系统。该系统的成功研制将极大地解决测试者繁重的手工测试工作，提高射频模块测试的效率和准确率。

本实施例中公开一种射频模块的自动测试系统，包括：电测试驱动模块，与被测的多个射频模块连接供电进行电参数测试，并通过内置的反馈组件进行故障反馈；信号测试控制模块，用于连接多个信号测试仪器和多个射频模块，并由内部设有的多个开关矩阵来实现射频信号的传输通断；主控制模块2，连接有外部电源，通过与电测试驱动模块连接对每个被测的射频模块进行独立供电并检测电参数，通过与信号测试控制模块连接控制信号测试仪器对被测的射频模块进行信号测试；并将电参数和信号测试结果发送至计算机中进行汇总反馈。

其中，如图2所示，图2中展示了主控制模块的架构图，而图5则是展示了主控制模块中主要芯片的型号以及引脚连接关系。主控制模块中设有控制板 MCU，通过设有的信号收发端口与计算机连接；主控制模块还设有供电检测电路和系统供电电路，通过控制供电检测电路对被测的射频模块进行供电和电参数测试，将电参数测试后得到的电参数通过信号收发端口与计算机连接。

实施例2：

本实施例同样公开一种射频模块的自动测试系统，包括：电测试驱动模块，与被测的多个射频模块连接供电进行电参数测试，并通过内置的反馈组件进行故障反馈；信号测试控制模块，用于连接多个信号测试仪器和多个射频模块，并由内部设有的多个开关矩阵来实现射频信号的传输通断；主控制模块2，连接有外部电源，通过与电测试驱动模块连接对每个被测的射频模块进行独立供电并检测电参数，通过与信号测试控制模块连接控制信号测试仪器对被测的射频模块进行信号测试；并将电参数和信号测试结果发送至计算机中进行汇总反馈。

供电检测电路包括均由控制板MCU控制并为串联关系的负载开关和电流检测器；所述负载开关为控制被测的射频模块的供电总开关，所述电流检测器获取所述电参数并由控制板MCU接收。

而主控制模块还包括信号控制线路，通过UART连接口结构以485串行总线标准进行信号传输。

射频模块自动测试系统主要有连接各测量仪表的接口总线、实现测量切换的射频开关、以及实现自动测试的控制软件组成。在自动测试系统中需要解决仪器、设备间的接口问题。大规模集成电路技术发展，提供了多种用于自动测试的芯片，使接口电路的实现变得简单，则接口系统已从专用型逐渐发展成为通用型，不同厂家生产的设备互连在一起，构成一个自动测试系统，就需要各个产品具有相同的接口协议，即对接口的电气性能、机械尺寸、信号传输形式以及功能四个方面都需要有统一的规定，实现标准化。

实施例3：

本实施例同样公开一种射频模块的自动测试系统，用于连接总共40组射频模块，并对其电参数和信号进行测试。

如图1所示，图中展示了整个系统的逻辑框图，其基于现有的ATS系统原理，利用现有仪器搭建了一个同时连接多个被测的射频模块的系统。利用计算机将测试RF模块所需的各种仪器组织成的整体系统，并通过计算机的主控功能，发送各仪器能识别的特定控制指令，自动设置仪器的参数，并自动从仪器读取被测产品的测试数据。获得的测试数据通过计算后，自动生成测试报表和测试图表，整个过程完全模拟产品的人工测试。

其中的计算机用于汇总所有测试数据，并通过连接有外部设置的打印机来打印测试图表。图中上部展示了三个现有且带有API编程端口的测试仪器，即为信号源5、频谱仪4和矢量网络分析仪3。

结合图2-4的原理原理架构图，对该系统的架构进行具体说明。首先本系统中包括电测试驱动模块，该模块是与被测的多个射频模块连接供电进行电参数测试的结构，并通过内置的反馈组件进行故障反馈。

还包括信号测试控制模块，用于连接多个信号测试仪器和多个射频模块，并由内部设有的多个开关矩阵来实现射频信号的传输通断。

主控制模块2，连接有外部电源，通过与电测试驱动模块连接对每个被测的射频模块进行独立供电并检测电参数，通过与信号测试控制模块连接控制信号测试仪器对被测的射频模块进行信号测试；并将电参数和信号测试结果发送至计算机中进行汇总反馈。

主控制模块2即为设有外壳的主控板结构，主控板提供所有的供电。图2 中展示了主控制模块2的的架构，而对应图1中的与计算机连接的一体式设备。其具有USB收发端和有线/无线网络收发端，同时还具有连接外部电源的接口，则从功能区分为两类电路：供电电路和控制电路。

其中的供电电路包括给该系统中的控制模块供电的系统供电线路，还包括给射频模块供电测试其电参数的DUT供电线路。图2中可以看到，上部即为供电电路，在对DUT供电线路上设有串联的负载开关和电流检测器，并在电流检测器上设有采样电阻。电源包括5V和3V，并在给DUT供电线路上设有可选择的单刀双掷开关。

DUT供电经过了电流检测器以获得DUT的电参数，然后系统供电和DUT 供电被引出，通过连接排线将电源提供给驱动板的适配母板，两类供电都转接到插接在适配母板的驱动板；射频链路的控制板通过排线只需要系统供电。

在图2的下部则是控制电路，以控制板MCU为核心，其具体型号为 STM32F429VI，在图5中展示了该芯片的具体引脚关系(由于整个的控制电路图较为复杂，包含有多个功能模块，则仅以主要的主控板MCU进行简单展示即可，其具体的原理架构均在架构图中清楚表示)。可以看到，本系统信号采用485 通信协议，它可以同时并联多个设备并寻址，通过它可以统一时序，让指定模块工作，并让射频信号路由到指定仪器。485信号类同样的通过排线最终转接到驱动板和射频链路控制板上(每个通信的MCU均有一个UART<->485的电路)。

同时，本系统中还在主控制模块2上提供了按键接口，这些接口可以按需接到工装上的按键上，满足特定的测试需求。同时还设有预留接口，从而提供扩展性。

在图3中展示了电测试驱动模块，在本实施例中即为一种驱动母板，通过排线与主控制模块2连接，在图中则是以供电线路A进行表示。在电测试驱动模块中，包含有多个驱动电路。驱动板均由主控制模块2控制和供电，而每个驱动电路对应一个被测的射频模块并供给测试用电。图中展示了三十六个驱动电路，且将其中任一一个架构进行放大展示。可以看到，驱动电路包括射频模块驱动板MCU，射频模块驱动板MCU由控制板MCU进行控制和供电，并通过控制设置在驱动电路的开关驱动来实现连接的射频模块供电；反馈组件为设置在驱动电路中的多个与射频模块对应的LED故障灯驱动，在每个驱动电路中包括有LED驱动和LED引脚，通过对应每个射频模块设有的LED故障灯来进行故障反馈。在整个电测试驱动模块上设有四十组的DUT测试线和四十路的故障指示灯接口，而DUT测试线即通过每个驱动电路连接供电。同时，整个模块还设有供电线路B，通过供电线路B给信号测试控制模块供电。

也就是说，系统单独为每一个模块提供一个独立的MCU控制其电源的通断和提供控制接口来驱动射频模块，整体来看就可以在基于一个统一时间线控制每个模块按序驱动。

如图4所示，图中展示了信号测试模块的具体架构，其设有连接信号测试仪器的仪器连接端，还设有三个射频连接头(同轴接头)，每个射频连接头单独连接被测的射频模块。本实施例中的信号测试仪器包括信号源5、频谱仪4和矢量网络分析仪3，具体的连接关系如图所示。而开关矩阵还连接多个射频连接头，并在信号测试模块中设有连接所有开关矩阵的开关B；在仪器连接端上设有开关A，所述开关A与开关B匹配连接，并通过设有的控制RF开关MCU 对开关A、开关B和开关矩阵中设有的开关C进行控制。

开关矩阵使多个测量仪器和多个射频模块能够同时连接，而有效的通路可通过MCU控制，这样就可以自动的按序连通每一个模块到指定仪器。其中，控制RF开关MCU由供电线路B提供系统供电和控制信号传输，而通过控制两个单刀三掷开关和三个单刀十二掷开关来具体控制信号收发链路。

其中，图2-4中展示了每个模块之间的供电与信号发送关系。系统中采用子板集连接座集成系统供电线路、供电检测电路和控制信号线路。主控制模块 2中还设有与控制板MCU连接的按键接口。

而系统通过USB接口与计算机连接，通过上位机控制自动化测试系统的运行。同时可以看到，一些仪器可以通过网口控制，主控制模块2可以直接控制仪器的配置和数据读取。

本实施例中的计算机连接有打印机，可以在自动化测试程序检测出错误时，打印标签，顺手就可以贴在不合格模块上测试仪器通过直接或间接连接到计算机，测量仪器提供有API，通过编程就可以操作仪器和数据比对，而无需人工操作和对比。这样就简化了测试人员查验方式，最终在计算机上呈现的就是一个拼板种哪些模块不合格，哪些合格。

而本实施例中将信号测试控制模块与电测试驱动模块集成在同一设备中，构成具有多个接口的测试工装1，而一体式结构设计便于内部走线和结构布置，减少模块数量，提高稳定性。但实际生产中还可以将主控制模块2一同集成形成具有多个不同接口的测试仪器。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种射频模块的自动测试系统，通过计算机连接现有仪器对多个射频模块同时进行电参数和射频参数的自动测试，其特征在于，包括：

电测试驱动模块，与被测的多个射频模块连接供电进行电参数测试，并通过内置的反馈组件进行故障反馈；

信号测试控制模块，用于连接多个信号测试仪器和多个射频模块，并由内部设有的多个开关矩阵来实现射频信号的传输通断；

主控制模块(2)，连接有外部电源，通过与电测试驱动模块连接对每个被测的射频模块进行独立供电并检测电参数，通过与信号测试控制模块连接控制信号测试仪器对被测的射频模块进行信号测试；

并将电参数和信号测试结果发送至计算机中进行汇总反馈。

2.根据权利要求1所述的一种射频模块的自动测试系统，其特征在于：所述主控制模块(2)中设有控制板MCU，通过设有的信号收发端口与计算机连接；

主控制模块(2)还设有供电检测电路和系统供电电路，通过控制供电检测电路对被测的射频模块进行供电和电参数测试，将电参数测试后得到的电参数通过信号收发端口与计算机连接。

3.根据权利要求2所述的一种射频模块的自动测试系统，其特征在于：所述供电检测电路包括均由控制板MCU控制并为串联关系的负载开关和电流检测器；

所述负载开关为控制被测的射频模块的供电总开关，所述电流检测器获取所述电参数并由控制板MCU接收。

4.根据权利要求3所述的一种射频模块的自动测试系统，其特征在于：所述主控制模块(2)还包括信号控制线路，通过UART连接口结构以485串行总线标准进行信号传输。

5.根据权利要求4所述的一种射频模块的自动测试系统，其特征在于：所述系统中采用子板集连接座集成系统供电线路、供电检测电路和控制信号线路。

6.根据权利要求4所述的一种射频模块的自动测试系统，其特征在于：所述主控制模块(2)中还设有与控制板MCU连接的按键接口。

7.根据权利要求2-6任一项所述的一种射频模块的自动测试系统，其特征在于：所述信号测试模块设有连接信号测试仪器的仪器连接端，还设有多个射频连接头，每个所述射频连接头单独连接被测的射频模块；

所述开关矩阵连接多个射频连接头，并在信号测试模块中设有连接所有开关矩阵的开关B；

在仪器连接端上设有开关A，所述开关A与开关B匹配连接，并通过设有的控制RF开关MCU对开关A、开关B和开关矩阵中设有的开关C进行控制。

8.根据权利要求2-6任一项所述的一种射频模块的自动测试系统，其特征在于：所述电测试驱动模块设有多个并联的驱动电路，所述驱动电路均由主控制模块控制和供电，而每个驱动电路对应一个被测的射频模块并供给测试用电。

9.根据权利要求8所述的一种射频模块的自动测试系统，其特征在于：所述驱动电路包括射频模块驱动板MCU，所述射频模块驱动板MCU由控制板MCU进行控制和供电，并通过控制设置在驱动电路的开关驱动来实现连接的射频模块供电；

所述的反馈组件为设置在驱动电路中的多个与射频模块对应的LED故障灯驱动，通过对应每个射频模块设有的LED故障灯来进行故障反馈。

10.根据权利要求2-6任一项所述的一种射频模块的自动测试系统，其特征在于：所述信号测试仪器包括信号源(5)、频谱仪(4)和矢量网络分析仪(3)；所有信号测试仪器均通过同轴线与信号测试控制模块连接。

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