微波器件自動(dòng)測(cè)試方案介紹

1、引言

當(dāng)進(jìn)行微波元器件測(cè)試時(shí)，首先要對(duì)網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)可以有兩種選擇：（1）采用電子校準(zhǔn)件進(jìn)行校準(zhǔn)，這種校準(zhǔn)方式的優(yōu)點(diǎn)是方便、快捷、可實(shí)現(xiàn)程序化控制，但缺點(diǎn)是校準(zhǔn)的結(jié)果不是十分精確，對(duì)測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性影響較大；（2）采用手動(dòng)進(jìn)行校準(zhǔn)，這種校準(zhǔn)方式的優(yōu)點(diǎn)是校準(zhǔn)結(jié)果準(zhǔn)確性高、可靠性好，缺點(diǎn)則是耗費(fèi)時(shí)間較多?？紤]到所待檢的微波元器件都是某重點(diǎn)型號(hào)關(guān)鍵部位的重要器件，故目前都采用手動(dòng)校準(zhǔn)。校準(zhǔn)完畢后將被檢微波元器件通過匹配的接頭連接到網(wǎng)絡(luò)分析儀上，在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行自動(dòng)測(cè)試程序，記錄分析該微波元器件的各項(xiàng)性能指標(biāo)，并自動(dòng)判斷該微波元器件是否為合格產(chǎn)品。

2、微波元器件入檢自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的硬件組成

該自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)主要由測(cè)試儀器、計(jì)算機(jī)、連接儀器與電腦主機(jī)的GPIB卡、打印機(jī)幾部分組成。其中測(cè)試儀器主要是指矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀即8722ES、網(wǎng)絡(luò)分析儀校準(zhǔn)組件和網(wǎng)絡(luò)分析儀接頭組件。微波元器件入檢自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的硬件是通過GP-IB總線連接，如圖1所示。

當(dāng)進(jìn)行微波元器件測(cè)試時(shí)，首先要對(duì)網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)可以有兩種選擇：（1）采用電子校準(zhǔn)件進(jìn)行校準(zhǔn)，這種校準(zhǔn)方式的優(yōu)點(diǎn)是方便、快捷、可實(shí)現(xiàn)程序化控制，但缺點(diǎn)是校準(zhǔn)的結(jié)果不是十分精確，對(duì)測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性影響較大；（2）采用手動(dòng)進(jìn)行校準(zhǔn)，這種校準(zhǔn)方式的優(yōu)點(diǎn)是校準(zhǔn)結(jié)果準(zhǔn)確性高、可靠性好，缺點(diǎn)則是耗費(fèi)時(shí)間較多?？紤]到所待檢的微波元器件都是某重點(diǎn)型號(hào)關(guān)鍵部位的重要器件，故目前都采用手動(dòng)校準(zhǔn)。校準(zhǔn)完畢后將被檢微波元器件通過匹配的接頭連接到網(wǎng)絡(luò)分析儀上，在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行自動(dòng)測(cè)試程序，記錄分析該微波元器件的各項(xiàng)性能指標(biāo)，并自動(dòng)判斷該微波元器件是否為合格產(chǎn)品。

3、微波元器件入檢自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

3.1測(cè)試程序編程語言的選擇

目前針對(duì)儀器設(shè)備的最主要的編程語言有兩大類。一類是以NI（NationalInstruments）公司的LabVIEW和Agilent公司的VEE為代表的圖形化編程軟件。LabVIEW是一種通用軟件，而HPVEE（VisualEngineeringEnvironment）是針對(duì)HP公司的儀器設(shè)備專門開發(fā)的一種工程中的可視化編程語言。這一類圖形化軟件有兩個(gè)顯著的特點(diǎn)。首先，它對(duì)整個(gè)語言做了徹底的圖形化處理，提供了模塊式的編程工具，只需用鼠標(biāo)連接各個(gè)圖標(biāo)就可以產(chǎn)生程序。圖形化軟件還提供了數(shù)據(jù)流顯示和程序流顯示，使程序的調(diào)試非常直觀和形象。其次，圖形化軟件在儀器控制方面同時(shí)提供了直觀的軟面板（InstrumentPanel）方式和靈活的直接輸入輸出（DirectI/O）方式。前者可以用鼠標(biāo)來操作儀器面板；后者能夠以任何數(shù)據(jù)形式讀寫儀器，能夠用底層命令直接寫控制接口（如GP-IB和GPIO等）。使用圖形化軟件比使用其他語言可節(jié)省30%～80%的時(shí)間，但源程序可讀性差，效率低，基本沒有可升級(jí)性和可擴(kuò)展性，且功能較弱。

另一類軟件是以NI（NationalInstruments）公司的LabWindows和Agilent公司的HPBasicforWindows為代表的文本化編程軟件，它最大的優(yōu)點(diǎn)之一是和其他編程軟件（ANSIC、VisualC++、VisualBasic）很方便的綜合在一起，從而實(shí)現(xiàn)性能驗(yàn)證、功能測(cè)試、標(biāo)定以及數(shù)據(jù)采集和控制。

考慮到該自動(dòng)測(cè)試程序需要讀取數(shù)據(jù)，并生成報(bào)告的復(fù)雜功能。所以該程序采用微軟公司的VisualBasic開發(fā)，并適當(dāng)?shù)睦玫谌娇丶ㄖ饕蠳I公司的ComponentWorks、LabView、Agilent公司的VEE等）。

3.2測(cè)試程序的設(shè)計(jì)要求

該自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)中的測(cè)試程序應(yīng)當(dāng)在正確完成測(cè)試任務(wù)的前提下，提高測(cè)試效率，所以測(cè)試程序應(yīng)當(dāng)滿足以下要求：

（1）實(shí)現(xiàn)測(cè)試儀器與計(jì)算機(jī)的聯(lián)接；

（2）對(duì)測(cè)試儀器進(jìn)行設(shè)置；

（3）讀取測(cè)試數(shù)據(jù)；

（4）處理測(cè)試數(shù)據(jù)；

（5）生成報(bào)告。

微波爐元器件檢測(cè)方法

一、磁控管檢測(cè)方法：

1、在磁控管燈絲端子之間進(jìn)行測(cè)試，電阻值應(yīng)小于1Ω；

2、在任一燈絲端子和磁控管（接地、之間測(cè)試，電阻值應(yīng)無窮大；如果電阻很小或?yàn)榱?，那么該磁控管?yīng)更換。

二、高壓變壓器檢測(cè)方法：檢測(cè)三個(gè)繞組：

1、初級(jí)繞組，約1.45Ω

2、次級(jí)繞組，約112Ω

3、燈絲繞組，小于1Ω

如果所測(cè)得的讀數(shù)不符合上述的數(shù)據(jù)，則高壓變壓器可能有故障，應(yīng)進(jìn)行更換。

測(cè)試程序的設(shè)計(jì)思路是采用微軟的VB語言進(jìn)行編寫，通訊接口采用NI（NationalInstruments）公司的USB-GPIB接口及其配套的IEEE488.2forWindows驅(qū)動(dòng)軟件。在VB的開發(fā)環(huán)境中加入接口驅(qū)動(dòng)軟件后，就可以使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的控制代碼來控制儀器。在控制儀器之后，通過SCPI指令來設(shè)置儀器到相應(yīng)的測(cè)試狀態(tài)，當(dāng)被測(cè)件連接好后，開始進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試完成后讀出測(cè)試數(shù)據(jù)，并保存到數(shù)據(jù)庫中，在所有測(cè)試完成后生成測(cè)試報(bào)告，最后退出程序，釋放被控制的儀器。

3.3測(cè)試程序設(shè)計(jì)

3.3.1測(cè)試程序的構(gòu)成

整個(gè)測(cè)試程序嚴(yán)格遵循自頂向下（Top～Down）、模塊化的設(shè)計(jì)思想，使各個(gè)功能模塊具有很好的內(nèi)斂性。模塊之間的相互通信由主程序來統(tǒng)一調(diào)度，這樣使程序的結(jié)構(gòu)清晰易懂，可維護(hù)性大大增強(qiáng)，日后的管理、升級(jí)也比較容易。測(cè)試程序結(jié)構(gòu)如圖2。測(cè)試程序共由兩大部分組成，一是程序主窗體，運(yùn)行測(cè)試程序后首先進(jìn)入此窗體。二是各類微波元器件對(duì)應(yīng)的測(cè)試模塊，進(jìn)入主窗體后，在主窗體上有7個(gè)命令按鈕，對(duì)應(yīng)的是進(jìn)入不同微波元器件的測(cè)試模塊，這7個(gè)測(cè)試模塊分別是：（1）導(dǎo)引頭主通道電纜組件測(cè)試；（2）導(dǎo)引頭修正通道電纜組件試；（3）引信配對(duì)電纜組件測(cè)試；（4）引信半剛性電纜組件測(cè)試；（5）拐波導(dǎo)測(cè)試；（6）環(huán)行器測(cè)試；（7）負(fù)載測(cè)試。

3.3.2測(cè)試程序的數(shù)據(jù)處理

測(cè)試程序通過控制測(cè)試設(shè)備來實(shí)現(xiàn)測(cè)試，同時(shí)采集回來所需要的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)被保存在數(shù)據(jù)庫中，并同程序中已經(jīng)設(shè)置的相應(yīng)的微波元器件的各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，得到該被檢元器件是否為合格產(chǎn)品。在所有測(cè)試完成后點(diǎn)擊生成報(bào)告，程序就會(huì)把所有的數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)庫中轉(zhuǎn)入測(cè)試表格中，并且保存到程序制定的目錄中。數(shù)據(jù)庫在這里起一個(gè)數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)保存的作用，在生成報(bào)告時(shí)，根據(jù)被測(cè)件的類型調(diào)用不同報(bào)告模板，并且根據(jù)被測(cè)件的數(shù)量來自動(dòng)判定報(bào)告的頁數(shù)，生成報(bào)告。

3.3.3測(cè)試程序的使用方法

程序流程圖如圖3。

4、測(cè)試程序的實(shí)際應(yīng)用

以導(dǎo)引頭主通道電纜組件測(cè)試為例，具體分析該測(cè)試程序在實(shí)際工作中應(yīng)用的情況，驗(yàn)證該測(cè)試程序是否滿足工作需要、達(dá)到使用要求。

圖4為導(dǎo)引頭主通道電纜組件的測(cè)試界面，通過圖4很清晰的看到了該批次電纜組件測(cè)試狀況和0802102#電纜組件的測(cè)試結(jié)果。0802102#電纜是本次連續(xù)測(cè)試的第417根該型號(hào)電纜組件，端口1駐波比最大為1.249，端口2駐波比最大為1.174，電纜插入損耗最大為1.77dB，根據(jù)該型號(hào)電纜組件技術(shù)規(guī)范所提據(jù)的技術(shù)指標(biāo)判定該電纜為合格產(chǎn)品。

圖5為導(dǎo)引頭主通道電纜組件測(cè)試結(jié)果，是8722ES矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀上顯示的0802102#電纜組件的測(cè)試結(jié)果。通過該界面清晰的看到了整個(gè)測(cè)試頻段內(nèi)該編號(hào)電纜組件的技術(shù)狀態(tài)，是否為合格產(chǎn)品則一目了然。從而為電纜組件的測(cè)試篩選提供了更全面、更可靠的判斷依據(jù)。

通過以上圖例，很清晰、準(zhǔn)確地知道了該自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)在實(shí)際工作中的應(yīng)用情況，了解了該自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的工作方式，并通過圖4和圖5的對(duì)比知道了該自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試界面所采集的數(shù)據(jù)真實(shí)、準(zhǔn)確、可靠，與測(cè)試儀器即矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的讀值完全一致。從而證明該自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)滿足實(shí)際工作要求，可在實(shí)際工作中使用。

5、測(cè)試程序的特點(diǎn)

首先，該測(cè)試程序模塊化程度高。由于采用了模塊化編程，把很多通用的程序段進(jìn)行模塊化，分別應(yīng)用到不同的測(cè)試模塊中，各個(gè)測(cè)試模塊之間結(jié)構(gòu)相似，但是運(yùn)行的時(shí)候相互獨(dú)立，互不干擾，使該程序方便維護(hù)，也可以輕松的實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展。更重要的是，應(yīng)用很穩(wěn)定，即使一個(gè)模塊出了問題也不會(huì)影響其他模塊的應(yīng)用。其次是可自動(dòng)記憶上次的測(cè)試狀態(tài)。自動(dòng)測(cè)試程序中具備了自動(dòng)記憶功能，這樣就不必每次中斷測(cè)試時(shí)都生成報(bào)告后才能退出程序，同時(shí)在退出測(cè)試程序之前不需要做任何設(shè)置，提高了程序的簡(jiǎn)潔化。再次進(jìn)入自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)提示用戶是繼續(xù)上次的測(cè)試還是重新進(jìn)行新的測(cè)試，方便快捷，非常有利于總量較大的微波元器件檢測(cè)。

6、結(jié)束語

盡管在微波元器件檢測(cè)的過程中實(shí)現(xiàn)了測(cè)試過程的自動(dòng)化，大大提高了工作效率，提高了測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。但是，在測(cè)試過程中，由于被檢元器件到矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的測(cè)試端口的安裝仍采用是手動(dòng)方式，不能保證每次安裝狀態(tài)的一致性，直接影響測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確性。此外，因各種入檢的微波元器件接口不盡相同，有SMA的、波導(dǎo)的等，同時(shí)，現(xiàn)成的測(cè)試夾具在其測(cè)試中不可使用，所以在夾具的選擇上存在一定難度。以測(cè)試電纜組件為例，采用全手動(dòng)測(cè)試時(shí)，測(cè)試一根電纜大約需要4min，現(xiàn)在采用了該自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，測(cè)試一根電纜大約需要2min，如果能夠解決測(cè)試夾具的問題，不僅大大提高測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性，也會(huì)更進(jìn)一步的提高工作效率。