用于數控跳頻濾波器的計算機輔助測試系統

　　0 引言

　　在射頻／微波系統中需要把信號頻譜進(jìn)行恰當地分離，完成這一功能的元件就是濾波器，該家族中的數控跳頻濾波器以多頻點(diǎn)跳變、跳變靈活、速度快、適應性強等特點(diǎn)日益受到用戶(hù)的青睞。隨著(zhù)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。面對成百上千的數控跳頻濾波器測試任務(wù)和測試數據整理工作，如何高效地進(jìn)行產(chǎn)品測試，減輕測試人員的工作強度，擺在了生產(chǎn)廠(chǎng)家的面前。鑒于此，在通過(guò)大量的數控跳頻濾波器測試實(shí)踐后，利用計算機軟件和硬件技術(shù)，結合矢量網(wǎng)絡(luò )分析儀，設計出了界面友好、操作簡(jiǎn)單、運行穩定可靠的數控跳頻濾波器計算機輔助測試(CAT)系統，該系統的使用效果非常理想。

　　1 硬件組成和設計

　　1.1 數控跳頻濾波器工作原理

　　數控跳頻濾波器是數字控制技術(shù)同濾波器技術(shù)結合的產(chǎn)物，通過(guò)向數控跳頻濾波器的控制引腳輸入不同組合的高低電平來(lái)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(diǎn)的目的，其原理如圖1所示。

　　如果把高電平用1來(lái)表示，低電平用0來(lái)表示，那么不同組合的高低電平就相當于二進(jìn)制編碼，如某數控跳頻濾波器控制引腳為8，則其二進(jìn)制編碼范圍為00000000～11111111，可對應于28=256個(gè)頻率點(diǎn)。

　　在理解數控跳頻濾波器的工作原理的同時(shí)進(jìn)行了大量的測試實(shí)踐，解決了數控跳頻濾波器CAT系統硬件組成的兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，即頻率點(diǎn)的自動(dòng)跳變和測試數據的自動(dòng)獲取，從而實(shí)現了數控跳頻濾波器計算機輔助測試系統的硬件組成架構。

　　1.2 頻率點(diǎn)的自動(dòng)跳變

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

　　如果把這8個(gè)引腳當成一般的數字輸出的腳位看待，上述8個(gè)引腳就相當于是8個(gè)數字I／O輸出的位置一般。當通過(guò)數據端口傳送數據時(shí)，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?zhuān)涂梢垣@得傳送的數據。

　　將計算機并口的8 bit數據端口引腳和數控跳頻濾波器的控制引腳連接起來(lái)，形成如圖2所示的物理鏈路，通過(guò)計算機軟件編程控制數據端口數據的自動(dòng)輸出和更新，以選擇數控跳頻濾波器的不同的電容陣列，從而實(shí)現數控跳頻濾波器頻點(diǎn)的自動(dòng)跳變。

　　1.3 測試數據的自動(dòng)獲取

　　矢量網(wǎng)絡(luò )分儀是數控跳頻濾波器的主要測試儀器，為了滿(mǎn)足用戶(hù)自動(dòng)測試的需要，廠(chǎng)家通常在設備上提供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(dòng)態(tài)鏈接庫、COM等組件鑒于設計時(shí)使用的矢網(wǎng)是8735D，所以以GPIB通信方式為例來(lái)加以說(shuō)明。

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

　　2 軟件架構與設計

　　數控跳頻濾波器計算機輔助測試系統基于Windows操作系統平臺，使用Microsoft Visual c#2005開(kāi)發(fā)工具和面向對象的編程方法設計，實(shí)現了數字化檢測精度、完善的用戶(hù)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(jià)值的小工具調用功能。

　　2.1 面向對象技術(shù)和方法的應用

　　現代面向對象技術(shù)的觀(guān)點(diǎn)是基于一種直觀(guān)的思維方式，以一種自然的方法來(lái)描述客觀(guān)世界，把客觀(guān)世界的事物看成一個(gè)個(gè)不同的對象，每一個(gè)對象都有自己的屬性和方法，對象之間采用消息等機制進(jìn)行通信。其基本的特征有數據抽象、封裝、繼承、多態(tài)及消息通信等，比之面向過(guò)程的方法在開(kāi)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(diǎn)。

　　圖中的對象包括了系統的測試、處理、控制、結果的表達與存儲等過(guò)程，分別使用動(dòng)態(tài)鏈接庫、COM組件、C#中的類(lèi)和模板等形式進(jìn)行代碼的封裝。

　　2.2 軟件架構

　　Visual C#開(kāi)發(fā)環(huán)境提供了非常好的軟件架構模型，使設計出的程序結構更清晰，開(kāi)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(diǎn)的測試數據；二是判定關(guān)鍵頻率點(diǎn)的測試數據。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(shí)現方式：SDI(single document interface，單文檔界面)和MDI(multiple documents interface，多文檔界面)，本系統采用了MDI多種文檔結構，可方便用戶(hù)進(jìn)行測試數據的比對，同時(shí)有利于測試對象的擴展。系統軟件界面如圖7所示。

　　3 結語(yǔ)

　　數控跳頻濾波器產(chǎn)品可批量生產(chǎn)后，自動(dòng)化測試代替手工測試是必然趨勢。本文設計的數控跳頻濾波器計算機輔助測試(CAT)系統就是在這樣的形勢下設計出來(lái)的，具有設計成本低、操作簡(jiǎn)單、測試效率高等特點(diǎn)，現已在實(shí)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(mǎn)意?！?/P>