R&S公司多端口器件自动化测试方案

2015-04-15赵毅罗德与施瓦茨中国科技有限公司

信息通信技术与政策 2015年6期

赵毅罗德与施瓦茨（中国）科技有限公司

罗德与施瓦茨技术专栏

R&S公司多端口器件自动化测试方案

赵毅罗德与施瓦茨（中国）科技有限公司

编者按：无线通信产品中的射频器件正变得越来越复杂，集成度也越来越高。以4G手机的射频开关模块为例，如果使用传统的两端口或四端口矢量网络分析仪，将面对大量的换线操作，这不仅会大大降低测试速度，还会为测试过程带来很多不确定性。显然这种方案无法满足生产线测试对全自动化、高吞吐量、高一致性的要求。罗德与施瓦茨（中国）科技有限公司赵毅所撰《R&S公司多端口器件自动化测试方案》一文对R&S公司多端口器件自动化测试方案进行了介绍。ZNrun是R&S公司基于R&S矢量网络分析仪推出的自动化测试软件，主要针对多端口射频器件的测试。与R&S公司的多端口矢量网络分析仪一起构成了多端口射频器件在生产线上的自动化测试方案；提供可视化的操作界面来配置测试仪器和被测件；所有的配置数据都通过服务器统一管理，而且一个服务器可以管理多个测试任务，极大地方便了测试流程的集中管理。

ZNrun是R&S公司基于R&S矢量网络分析仪推出的自动化测试软件，主要针对多端口射频器件的测试。与R&S公司的多端口矢量网络分析仪一起构成了多端口射频器件在生产线上的自动化测试方案；提供可视化的操作界面来配置测试仪器和被测件；所有的配置数据都通过服务器统一管理，而且一个服务器可以管理多个测试任务，极大地方便了测试流程的集中管理。

ZNrun 矢量网络分析仪矩阵开关多端口器件自动化测试

1 多端口射频器件测试需求

如今，无线通信产品中的射频器件正变得越来越复杂，集成度也越来越高。以4G手机的射频开关模块（FEM）为例，它的端口数量往往超过20个。如果使用传统的两端口或四端口矢量网络分析仪（VNA），将面对大量的换线操作，这不仅会大大降低测试速度，还会为测试过程带来很多不确定性。显然这种方案无法满足生产线测试对全自动化、高吞吐量、高一致性的要求。在此背景下，R&S推出了新一代多端口VNA解决方案ZNB+ZNB-Z84和ZNBT。前者通过开关矩阵来扩展VNA的原有端口数量，最多可扩展为48个测量端口。后者则是真正意义上的多端口VNA，它支持最多24个测量端口，每个端口后面都有一套独立的接收机。这样不仅可以保证VNA的射频性能不受影响，而且测试速度也比前者快出许多。

ZNrun是针对上述多端口VNA开发的自动化测试软件。它将仪器控制、被测件控制、测试流程控制集成到同一个软件平台，用户可以非常方便直观地对测试任务进行设置，并得到测试结果。整个测试过程都有ZNrun全程控制，真正实现自动化测试，为用户节省了大量时间。

2 ZNrun软件架构

ZNrun分为服务器（Server）和客户端（Client）两大部分。从图1可以看出，Server是ZNrun的核心部分，连接3个不同的Client：配置（Configuration）、校准（Calibration）和测量（Measurement）。它还与测量仪器相连，所有的连接都通过TCP/IP协议实现。同时，它还能控制被测件，比如ZNB-B15选件提供的GPIO接口，在ZNrun中可以设置GPIO不同的电平输出来控制被测件的状态切换或为被测件供电。

所有与被测件、测试仪器、测试项目相关的信息被称为测量执行单元（MEU）。ZNrunServer在后台运行并管理着所有的测量执行单元（MEU）。在运行Server之前，用户首先需要在ConfigurationClient中对仪器类型地址、被测件、测试项等进行设置，然后将设置加载到Server中，并相应生成一个MEU。Server会根据用户的配置信息计算出仪器与被测件之间的连接方式，仪器校准方案等。加载成功后，就可以启动CalibrationClient和MeasurementClient中进行校准和测试。

在ZNrunServer中可以加载一个MEU，也可以加载多个MEU，这特别符合生产线测试的需求。如图2所示，当有多个工位需要同时测试时，客户只需要在一个PC上启动Server，并针对每个工位建立相应的MEU。那么所有工位的测试任务都可以在同一个Server上运行，实现并行测试。ZNrun采用USBdongle进行License鉴权，Server只有在识别到License后才能运行。ZNrun提供两种License：ZNrun-K1支持一个MEU，ZNrun-K2支持多个MEU同时运行。

图1 ZNrun软件架构

3 ZNrun测试流程

ZNrun提供可视化的软件界面对测试任务的相关信息进行配置，打开MeasurementClient就可以进入配置界面。为了让配置更加简单，如图3所示，ZNrun将配置界面分为测量仪器（MeasurementDevices）和被测件测量计划（DUTMeasurementPlan）两个部分。前者主要设置VNA、开关矩阵以及校准件类型等与仪器相关的信息；而后者主要设置被测件的端口、GPIO控制电平状态以及所有的测试项目等与被测件相关的信息。这样做的好处在于，当测量仪器发生改变时，用户只需要修改VNA的信息，而无需做其他修改。

所有的设置完毕后，MeasurementClient中的数据需要加载到Server中并生成一个MEU。Server会根据上传的数据生成一个仪器与被测件的连接方案。这个方案根据实际情况兼顾测试速度与性能两个方面。此外，ZNrun还会设计对测试顺序来进行优化，减少不必要的开关切换，提供测试速度。

图2 ZNrunServer与MEU

图3 ComfigurationClient操作界面

ZNrunServer还会为每个MEU生成对应的校准方案。当端口数变多时，校准过程也会变得更加复杂。Server也会根据MEU的相关数据，优化校准步骤。CalibrationClient会显示每一步校准过程中校准单元与仪器之间的连接。在校准过程中，用户只需要按部就班根据提示进行连接校准。每一步校准的完成情况也会显示在软件界面上。校准完后，ZNrun能生成相应的报告，里面有校准时间、操作人等相关信息，以作为校准的证据。

MeasurementClient负责仪器的初始化和测量的执行。在初始化阶段，ZNrun将会连接仪器，并根据MEU中的数据对仪器进行设置，然后就可以开始进行测试。针对测试结果，ZNrun提供两种显示方式。如图4所示，在第一种模式中用户可以看到之前测试的每个被测件是否通过，并且ZNrun会对所有的被测件进行统计，显示通过率以及测试的吞吐量；另一种模式是针对某一个被测件，用户可以看到这个被测件的每一个测试项的通过情况。在这个模式下，支持每个测试项的分步运行，以及重测功能。

4 功能扩展

在实际测试中，可能会遇到一些比较复杂的需求是ZNrun无法满足的。例如，当测试系统中需要添加额外仪器（如频谱仪、程控电源）时，ZNrun的ConfigurationClient无法将这些仪器添加到其配置中。再比如，用户需要输出更多的测试数据并将其保存在Excel文件中，ZNrunMeasurementClient也无法提供这样的功能。针对这些应用，ZNrun提供插件（Plugin）方式来扩展其原有功能。Plugin是一个基于C#编写的DLL文件。用户只需要根据ZNrun提供的接口函数，编写C#代码来实现希望的功能，然后将生成的Plugin文件放在固定文件夹下。当用户运行ZNrun时，相关的插件功能就会自动加载到整个测试序列中。ZNrun提供所有的接口函数的说明，并提供了几个典型的代码实例。

5 结束语

R&S®ZNrun与R&S多端口VNA构成了一个强大的多端射频器件自动测试平台。使用ZNrun用户甚至不用了解VNA的操作方法。所有的设置都在ZNrun的可视化界面中完成。一旦设置完成，ZNrun就会将所有的设置，自动生成相应的参数来控制整个测试流程。而生产线工人在操作时，只需要将之前保存好的配置文件调用出来就可以完成自动化测试。强大的插件功能也支持用户对ZNrun原有的功能进行扩充，实现定制化的解决方案。ZNrun作为一款针对多端口射频器件的自动化测试软件，不仅大大缩短了测试软件的开发时间，同时提高了测试效率，完全可以灵活地满足生产线自动化测试的各种需求。