微波器件自動測試方案介紹

1、引言

當(dāng)進行微波元器件測試時，首先要對網(wǎng)絡(luò)分析儀進行校準。校準可以有兩種選擇：（1）采用電子校準件進行校準，這種校準方式的優(yōu)點是方便、快捷、可實現(xiàn)程序化控制，但缺點是校準的結(jié)果不是十分精確，對測試結(jié)果的準確性影響較大；（2）采用手動進行校準，這種校準方式的優(yōu)點是校準結(jié)果準確性高、可靠性好，缺點則是耗費時間較多?？紤]到所待檢的微波元器件都是某重點型號關(guān)鍵部位的重要器件，故目前都采用手動校準。校準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，在計算機上運行自動測試程序，記錄分析該微波元器件的各項性能指標，并自動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測試系統(tǒng)的硬件組成

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

當(dāng)進行微波元器件測試時，首先要對網(wǎng)絡(luò)分析儀進行校準。校準可以有兩種選擇：（1）采用電子校準件進行校準，這種校準方式的優(yōu)點是方便、快捷、可實現(xiàn)程序化控制，但缺點是校準的結(jié)果不是十分精確，對測試結(jié)果的準確性影響較大；（2）采用手動進行校準，這種校準方式的優(yōu)點是校準結(jié)果準確性高、可靠性好，缺點則是耗費時間較多。考慮到所待檢的微波元器件都是某重點型號關(guān)鍵部位的重要器件，故目前都采用手動校準。校準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，在計算機上運行自動測試程序，記錄分析該微波元器件的各項性能指標，并自動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測試系統(tǒng)的軟件設(shè)計

3.1測試程序編程語言的選擇

目前針對儀器設(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顯著的特點。首先，它對整個語言做了徹底的圖形化處理，提供了模塊式的編程工具，只需用鼠標連接各個圖標就可以產(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%的時間，但源程序可讀性差，效率低，基本沒有可升級性和可擴展性，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，從而實現(xiàn)性能驗證、功能測試、標定以及數(shù)據(jù)采集和控制。

考慮到該自動測試程序需要讀取數(shù)據(jù)，并生成報告的復(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測試程序的設(shè)計要求

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

（1）實現(xiàn)測試儀器與計算機的聯(lián)接；

（2）對測試儀器進行設(shè)置；

（3）讀取測試數(shù)據(jù)；

（4）處理測試數(shù)據(jù)；

（5）生成報告。

微波爐元器件檢測方法

一、磁控管檢測方法：

1、在磁控管燈絲端子之間進行測試，電阻值應(yīng)小于1Ω；

2、在任一燈絲端子和磁控管（接地、之間測試，電阻值應(yīng)無窮大；如果電阻很小或為零，那么該磁控管應(yīng)更換。

二、高壓變壓器檢測方法：檢測三個繞組：

1、初級繞組，約1.45Ω

2、次級繞組，約112Ω

3、燈絲繞組，小于1Ω

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

測試程序的設(shè)計思路是采用微軟的VB語言進行編寫，通訊接口采用NI（NationalInstruments）公司的USB-GPIB接口及其配套的IEEE488.2forWindows驅(qū)動軟件。在VB的開發(fā)環(huán)境中加入接口驅(qū)動軟件后，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)的測試狀態(tài)，當(dāng)被測件連接好后，開始進行測試，測試完成后讀出測試數(shù)據(jù)，并保存到數(shù)據(jù)庫中，在所有測試完成后生成測試報告，最后退出程序，釋放被控制的儀器。

3.3測試程序設(shè)計

3.3.1測試程序的構(gòu)成

整個測試程序嚴格遵循自頂向下（Top～Down）、模塊化的設(shè)計思想，使各個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，可維護性大大增強，日后的管理、升級也比較容易。測試程序結(jié)構(gòu)如圖2。測試程序共由兩大部分組成，一是程序主窗體，運行測試程序后首先進入此窗體。二是各類微波元器件對應(yīng)的測試模塊，進入主窗體后，在主窗體上有7個命令按鈕，對應(yīng)的是進入不同微波元器件的測試模塊，這7個測試模塊分別是：（1）導(dǎo)引頭主通道電纜組件測試；（2）導(dǎo)引頭修正通道電纜組件試；（3）引信配對電纜組件測試；（4）引信半剛性電纜組件測試；（5）拐波導(dǎo)測試；（6）環(huán)行器測試；（7）負載測試。

3.3.2測試程序的數(shù)據(jù)處理

測試程序通過控制測試設(shè)備來實現(xiàn)測試，同時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性能指標進行對比，得到該被檢元器件是否為合格產(chǎn)品。在所有測試完成后點擊生成報告，程序就會把所有的數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)庫中轉(zhuǎn)入測試表格中，并且保存到程序制定的目錄中。數(shù)據(jù)庫在這里起一個數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)保存的作用，在生成報告時，根據(jù)被測件的類型調(diào)用不同報告模板，并且根據(jù)被測件的數(shù)量來自動判定報告的頁數(shù)，生成報告。

3.3.3測試程序的使用方法

程序流程圖如圖3。

4、測試程序的實際應(yīng)用

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

圖4為導(dǎo)引頭主通道電纜組件的測試界面，通過圖4很清晰的看到了該批次電纜組件測試狀況和0802102#電纜組件的測試結(jié)果。0802102#電纜是本次連續(xù)測試的第417根該型號電纜組件，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)該型號電纜組件技術(shù)規(guī)范所提據(jù)的技術(shù)指標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#電纜組件的測試結(jié)果。通過該界面清晰的看到了整個測試頻段內(nèi)該編號電纜組件的技術(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、準確地知道了該自動測試系統(tǒng)在實際工作中的應(yīng)用情況，了解了該自動測試系統(tǒng)的工作方式，并通過圖4和圖5的對比知道了該自動測試系統(tǒng)的測試界面所采集的數(shù)據(jù)真實、準確、可靠，與測試儀器即矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的讀值完全一致。從而證明該自動測試系統(tǒng)滿足實際工作要求，可在實際工作中使用。

5、測試程序的特點

首先，該測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行模塊化，分別應(yīng)用到不同的測試模塊中，各個測試模塊之間結(jié)構(gòu)相似，但是運行的時候相互獨立，互不干擾，使該程序方便維護，也可以輕松的實現(xiàn)擴展。更重要的是，應(yīng)用很穩(wěn)定，即使一個模塊出了問題也不會影響其他模塊的應(yīng)用。其次是可自動記憶上次的測試狀態(tài)。自動測試程序中具備了自動記憶功能，這樣就不必每次中斷測試時都生成報告后才能退出程序，同時在退出測試程序之前不需要做任何設(shè)置，提高了程序的簡潔化。再次進入自動測試系統(tǒng)時，系統(tǒng)會提示用戶是繼續(xù)上次的測試還是重新進行新的測試，方便快捷，非常有利于總量較大的微波元器件檢測。

6、結(jié)束語

盡管在微波元器件檢測的過程中實現(xiàn)了測試過程的自動化，大大提高了工作效率，提高了測試結(jié)果的準確性和可靠性。但是，在測試過程中，由于被檢元器件到矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的測試端口的安裝仍采用是手動方式，不能保證每次安裝狀態(tài)的一致性，直接影響測試結(jié)果準確性。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，現(xiàn)成的測試夾具在其測試中不可使用，所以在夾具的選擇上存在一定難度。以測試電纜組件為例，采用全手動測試時，測試一根電纜大約需要4min，現(xiàn)在采用了該自動測試系統(tǒng)，測試一根電纜大約需要2min，如果能夠解決測試夾具的問題，不僅大大提高測試結(jié)果的準確性，也會更進一步的提高工作效率。