用于數(shù)控跳頻濾波器的計算機輔助測試系統(tǒng)

　　0 引言

　　在射頻／微波系統(tǒng)中需要把信號頻譜進行恰當(dāng)?shù)胤蛛x，完成這一功能的元件就是濾波器，該家族中的數(shù)控跳頻濾波器以多頻點跳變、跳變靈活、速度快、適應(yīng)性強等特點日益受到用戶的青睞。隨著仿真軟件的不斷完善，生產(chǎn)材料和生產(chǎn)工藝水平的不斷提高，數(shù)控跳頻濾波器的批量生產(chǎn)成為了可能。面對成百上千的數(shù)控跳頻濾波器測試任務(wù)和測試數(shù)據(jù)整理工作，如何高效地進行產(chǎn)品測試，減輕測試人員的工作強度，擺在了生產(chǎn)廠家的面前。鑒于此，在通過大量的數(shù)控跳頻濾波器測試實踐后，利用計算機軟件和硬件技術(shù)，結(jié)合矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，設(shè)計出了界面友好、操作簡單、運行穩(wěn)定可靠的數(shù)控跳頻濾波器計算機輔助測試(CAT)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的使用效果非常理想。

　　1 硬件組成和設(shè)計

　　1.1 數(shù)控跳頻濾波器工作原理

　　數(shù)控跳頻濾波器是數(shù)字控制技術(shù)同濾波器技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，通過向數(shù)控跳頻濾波器的控制引腳輸入不同組合的高低電平來選擇濾波器中的電容陣列，從而達到選擇濾波器不同工作頻率點的目的，其原理如圖1所示。

　　如果把高電平用1來表示，低電平用0來表示，那么不同組合的高低電平就相當(dāng)于二進制編碼，如某數(shù)控跳頻濾波器控制引腳為8，則其二進制編碼范圍為00000000～11111111，可對應(yīng)于28=256個頻率點。

　　在理解數(shù)控跳頻濾波器的工作原理的同時進行了大量的測試實踐，解決了數(shù)控跳頻濾波器CAT系統(tǒng)硬件組成的兩個關(guān)鍵技術(shù)，即頻率點的自動跳變和測試數(shù)據(jù)的自動獲取，從而實現(xiàn)了數(shù)控跳頻濾波器計算機輔助測試系統(tǒng)的硬件組成架構(gòu)。

　　1.2 頻率點的自動跳變

　　計算機的并口(也稱為打印口)是25針D形接頭，它有一個8 bit的并行數(shù)據(jù)端口，可以寫入數(shù)據(jù)，也可以讀出數(shù)據(jù)，引腳是。PIN2～PIN9，定義如表1所示。

　　如果把這8個引腳當(dāng)成一般的數(shù)字輸出的腳位看待，上述8個引腳就相當(dāng)于是8個數(shù)字I／O輸出的位置一般。當(dāng)通過數(shù)據(jù)端口傳送數(shù)據(jù)時，就是改變這8支腳的電平狀態(tài)；而接收方也按照相同的編碼原則解釋，就可以獲得傳送的數(shù)據(jù)。

　　將計算機并口的8 bit數(shù)據(jù)端口引腳和數(shù)控跳頻濾波器的控制引腳連接起來，形成如圖2所示的物理鏈路，通過計算機軟件編程控制數(shù)據(jù)端口數(shù)據(jù)的自動輸出和更新，以選擇數(shù)控跳頻濾波器的不同的電容陣列，從而實現(xiàn)數(shù)控跳頻濾波器頻點的自動跳變。

　　1.3 測試數(shù)據(jù)的自動獲取

　　矢量網(wǎng)絡(luò)分儀是數(shù)控跳頻濾波器的主要測試儀器，為了滿足用戶自動測試的需要，廠家通常在設(shè)備上提供USB、LAN、GPIB等用于和計算機通信的接口，以及和這些接口編程相關(guān)聯(lián)的動態(tài)鏈接庫、COM等組件鑒于設(shè)計時使用的矢網(wǎng)是8735D，所以以GPIB通信方式為例來加以說明。

　　首先要在計算機上安裝一塊PCI-GPIB卡，并安裝相應(yīng)的驅(qū)動程序，然后用一條GPIB電纜通過GPIB接口將計算機和矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀連接起來，并設(shè)置好矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的GPIB通信地址，形成如圖3所示的獲得測試數(shù)據(jù)的物理鏈路。最終利用廠家提供的動態(tài)庫編程自動發(fā)送提取插損、BW3dB、VSWR、矩形系數(shù)、遠端抑制、Q值等數(shù)據(jù)的命令，得到了相應(yīng)的測試數(shù)據(jù)。

　　2 軟件架構(gòu)與設(shè)計

　　數(shù)控跳頻濾波器計算機輔助測試系統(tǒng)基于Windows操作系統(tǒng)平臺，使用Microsoft Visual c#2005開發(fā)工具和面向?qū)ο蟮木幊谭椒ㄔO(shè)計，實現(xiàn)了數(shù)字化檢測精度、完善的用戶界面、豐富的操作功能和可擴展性、可重用性、可維護性，并提供有價值的小工具調(diào)用功能。

　　2.1 面向?qū)ο蠹夹g(shù)和方法的應(yīng)用

　　現(xiàn)代面向?qū)ο蠹夹g(shù)的觀點是基于一種直觀的思維方式，以一種自然的方法來描述客觀世界，把客觀世界的事物看成一個個不同的對象，每一個對象都有自己的屬性和方法，對象之間采用消息等機制進行通信。其基本的特征有數(shù)據(jù)抽象、封裝、繼承、多態(tài)及消息通信等，比之面向過程的方法在開發(fā)效率、代碼的可重用性、軟件的可擴展性和可維護性等方面具有明顯的優(yōu)點。

　　圖中的對象包括了系統(tǒng)的測試、處理、控制、結(jié)果的表達與存儲等過程，分別使用動態(tài)鏈接庫、COM組件、C#中的類和模板等形式進行代碼的封裝。

　　2.2 軟件架構(gòu)

　　Visual C#開發(fā)環(huán)境提供了非常好的軟件架構(gòu)模型，使設(shè)計出的程序結(jié)構(gòu)更清晰，開發(fā)效率更高。具體對象間的通信和連接關(guān)系如圖5所示。

　　2.3 產(chǎn)品合格判定算法圖

　　數(shù)控跳頻濾波器產(chǎn)品是否合格的判定方式一般分兩種：一是判定所有頻點的測試數(shù)據(jù)；二是判定關(guān)鍵頻率點的測試數(shù)據(jù)。不論采用哪種判定方式都必須遵從圖6所示的流程。

　　2.4 軟件界面

　　在Visual C#中窗體主要有兩種實現(xiàn)方式：SDI(single document interface，單文檔界面)和MDI(multiple documents interface，多文檔界面)，本系統(tǒng)采用了MDI多種文檔結(jié)構(gòu)，可方便用戶進行測試數(shù)據(jù)的比對，同時有利于測試對象的擴展。系統(tǒng)軟件界面如圖7所示。

　　3 結(jié)語

　　數(shù)控跳頻濾波器產(chǎn)品可批量生產(chǎn)后，自動化測試代替手工測試是必然趨勢。本文設(shè)計的數(shù)控跳頻濾波器計算機輔助測試(CAT)系統(tǒng)就是在這樣的形勢下設(shè)計出來的，具有設(shè)計成本低、操作簡單、測試效率高等特點，現(xiàn)已在實際的測試工作中廣泛使用，極大減輕了測人員的工作強度，測試人員使用后感到非常滿意。