频谱分析仪计算机辅助测试系统的设计与实现VIP

1、频谱分析仪计算机辅助测试系统的设计与实现论文导读：频谱分析仪是微波测量仪器中需求量最大的门类之一。以个人计算机为核心的CAM/CAT系统可以从根本上解决这种矛盾。便于将多台配有GPIB接口的仪器组合起来。接口，频谱分析仪计算机辅助测试系统的设计与实现。关键词：GPIB接口，频谱分析仪，CAM/CAT系统1引言根据市场调查统计，频谱分析仪是微波测量仪器中需求量最大的门类之一。论文检测，GPIB接口。市场的需求，促进了频谱分析仪的研制和批量生产。在以前的频谱分析仪生产调试和性能测试中，基本都是人工手动进行测试、补偿和记录，由于使用的仪器设备种类繁多、功能各不相同、操作方法迥异，不仅对生产调试、测试

2、检验人员的素质要求极高，并且速度慢、设备利用率低、重复性差，同时容易造成人为误差或错误，不能满足批量生产的要求。而且批量越大，这种问题就越明显，以个人计算机为核心的CAM/CAT系统可以从根本上解决这种矛盾。随着计算机技术和软件技术的飞速发展，计算机辅助制造（CAM）和计算机辅助测试（CAT）得到了长足的进步。目前，CAM或CAT系统可以采用GPIB、VXI、RS-232、USB等接口。GPIB（GeneralPurpose Interface Bus）接口是测量仪器配备的标准接口，技术标准成熟，速度满足系统要求，因此，我们用带有GPIB标准接口卡的计算机与测量仪器设备组成频谱分析仪CAM/C

3、AT系统，利用计算机智能控制各设备，自动完成频谱分析仪的参数校准、频响补偿和性能测试，并对测试数据进行快速、准确的处理和记录。2GPIB测试系统的组成与特点典型的GPIB CAM/CAT系统主要由个人计算机、GPIB标准接口卡和若干台配有GPIB接口的设备通过标准的GPIB电缆连接组成。系统具有以下显著特点：1）GPIB接口编程方便，减轻了软件设计负担；2）提高了测量性能。利用计算机对带有GPIB接口的仪器进行操作和控制，可使用各种自动校准、多次测量平均等方法，从而可以提高测量精度；3）便于将多台配有GPIB接口的仪器组合起来，形成较大的自动测试系统，高效灵活地实现各种不同的测量任务，而且组建

4、和拆散灵活，使用方便。4）便于扩展传统仪器的功能。由于仪器和计算机相连，因此可利用计算机对测试数据进行更加灵活、方便的传输、处理、综合、利用和显示，使原来仪器采用硬件逻辑很难解决或无法解决的问题迎刃而解；5）测试方法简便直观，人机界面更加友好，非专业人员也可以运用该系统进行自动测试。论文检测，GPIB接口。3 频谱分析仪CAM/CAT系统的组建与连接频谱分析仪的应用广泛，生产过程中要调试的参数众多，整机需测试的性能指标就多达20多项。调试和测试需要使用的设备有合成扫频源、合成信号源、网络分析仪、频率计、微波功率计、功分器、打印机等。如图1所示，首先在计算机中安装即插即用PCI总线IEEE488

5、.2接口卡，加载驱动程序。然后用GPIB标准电缆把计算机和所有需要程控的仪器连接起来，并用打印电缆连接计算机与打印机。为了方便在生产线不同工位上使用，我们把这些仪器装入可移动机柜。同时，考虑到其他的应用可能，我们把所有设备采用软固定的方式，活动机柜门保证系统中任何一台设备可在3分钟内完成拆装，这样，可方便地组装系统或拆成单台仪器，提高了仪器的利用率。4 软件设计说明系统软件设计是系统开发的主体。论文检测，GPIB接口。软件完成仪器控制、数据采集、通讯、数据处理、数据分析、数据管理、信息输出等任务。频谱分析仪CAM/CAT系统采用Windows操作系统、Bland C+ Builder编程开发环

6、境。系统软件结构框图如图2所示，共分为测试配置、测试控制、结果存储/调用和打印输出四个部分。测试配置主要实现人机界面管理和各仪器的GPIB地址分配，使整个系统能够很好的协调工作；测试控制是整个测试系统的主体部分，在这部分实现了频谱仪各项指标的测试过程。由于测试项目众多，因此每一个测试项目都编写成一个独立模块，减少软件系统模块间的耦合，每个模块都实现一个完整的测试项目；结果存储/调用部分实现了数据的存储与调用，方便了测试完成后的数据处理和备份；打印输出部分主要对测试结果进行实时打印输出。为提高系统的通用性和扩展性，兼顾不同厂家和型号的测试仪器，并顺利完成新型或其它厂家的频谱分析仪测试，在软件设计

7、时把各种常用仪器的控制程序列写成不同的子程序模块，对某种测试仪器配置，软件根据系统配置检测结果调用相应的子程序模块。被测频谱分析仪的控制模块也写成子程序模块，这样，系统的功能扩展和维护就变得容易。对于一个测试项目，测试软件需要对测试流程、测试仪器工作模式、被测频谱分析仪参数设置等进行连续控制。我们以校准器幅度准确度测试模块为例，说明测试控制部分的程序编写流程，图3是该测试模块的流程图。首先获取各个仪器的控制句柄，从而能够对不同仪器进行分别控制；其次设置信号源频率为300MHz，幅度-20dBm，设置频谱分析仪“CF300MZ；SP50KZ；RBW3KZ；VBW30HZ；LG1DB；RL-18D

8、M；”执行峰值搜索、定标，将信号输入电缆从信号源移至校准信号输出，再执行搜索峰值，读取信号差值。判断读取数值是否在指标范围之内。这样便完成了校准器幅度准确度的测试。论文检测，GPIB接口。5 系统功能频谱分析仪CAM/CAT系统提供的是按钮形式的界面，通过按钮弹出的下拉式菜单，使用者可以选择不同的功能，执行相应的操作命令。1）系统配置，根据测试仪器配备情况分配GPIB地址，选择相应控制子程序。2）系统自检，进入自检状态，系统对自身的软件和硬件配置进行全面的检查，确保系统的完整有效。对于自检过程中发现的问题，生成自检报告，以供查看。3）测试人员、环境条件记录，内容包括，口令、测试人员、测试时间、

9、环境条件等。4）测试项目选择，在主界面列出了频谱分析仪整机需要测试的所有指标测试项目，每个项目都可以被单独选择测量，也可以选择任意几个直至全部项目进行组合测量。5）测试过程组合显示，进入组合测试程序后，可以逐个进行各个项目的测试，同时逐个显示测试向导，确认后按照测试流程完成测试，测试的同时，界面显示测试项目的限值、测试结果或波形。6）测试结果报告，在组合测试结束后，形成测试结果报告，使用者可以选择阅读报告内容。论文检测，GPIB接口。7）发生异常情况时，使用者可以随时中断该系统的测试过程。6 结束语频谱分析仪CAM/CAT系统已经应用在AV4032和AV4033频谱分析仪批量生产中，在使用中，充分体现了该系统的自动化程度高、快速、测量精度高、可靠性高、通用性强、扩展能力强的特点，有着巨大的优越性：它可以提高生产效率，例如频谱分析仪的频响平坦度补偿，若手动操作需要2人花费8小时，而用频谱分析仪CAM/CAT系统只需一人30分钟就可完成，仅此一项每台