1 引言

中频模块是卫星通信终端的重要模块，其生产过程中的调试测试任务是一项尤为重要的任务，目前生产中频模块的单位对于中频模块的测试工作普遍采用人工手动的工作形式。但是对于大批量生产的中频模块，测试任务繁重、且人工手动测试工作形式存在以下的不足：

（1）测试过程中对仪器仪表按键进行频繁操作，容易导致按键失灵，仪器仪表折旧快；

（2）手动记录数据出错率大，检测的准确性下降，整体工作效率低下；

（3）试验数据管理分散，数据记录完整性和准确性受环境因素影响较大。

为了解决上述问题，从提高测试工作效率的角度出发，设计一套针对中频模块的自动测试平台，改善人工操作测试工作中的仪器设置耗时，数据记录容易出错等情况。中频模块自动化测试平台的设计目标是：

（1）实现中频模块产品的业务发性能指标测试、业务收性能指标测试、TDM收性能指标测试、晶振校准和10 MHz晶振输出性能指标测试等五项内容的自动测试，减少人工手动测试时对每台设备投入的所需耗费的时间；

（2）实现生成调试记录表的功能，提高编写数据记录表的处理速度；

（3）实现对仪器仪表的控制，提高控制精度；

（4）变手动测试为自动测试，使得测试可视化，便于管理测试进度。

针对中频模块检测的现状和实际需求，提出了针对性的设计和实现方法。最后，对测试平台的测试有效性进行评估说明。

2 系统设计实现

2.1 功能架构

自动测试平台系统功能架构如图1所示，主要分为仪器控制和数据处理两大部分，其中仪器控制包括仪器自检、仪器参数设置和指标测试3个子模块，数据处理主要是对测试数据按照规则进行处理和保存，可供用户查阅和生成测试数据记录表。实现的测试指标包括；业务发性能指标、晶振校准、TDM收性能指标、业务收性能指标和10 MHz晶振输出性能指标等5项。

图1 系统功能架构图

基于LabVIEW的虚拟仪器技术，结合自动化测试技术对仪器仪表进行自动操作的软件开发设计，LabVIEW作为虚拟仪器技术的通用开发平台，集成了自动化测试软件所需的资源，如多种仪器仪表的驱动、操作面板的控件等，对中频模块实现相位噪声、带内杂散、输出功率、信号调制、晶振输出性能指标、晶振校准等多个项目自动测试。

采取了数据库技术对测试数据进行保存和处理，保证了测试数据的完整性和安全性，同时提供报表管理，针对数据库所存储的测试数据，用户可以自己定制报告模版或者自动生成报告的形式输出检测测试报告，为测试数据提供了高效的管理。

2.2 系统组成

自动化测试平台的系统连接如图2所示，中频模块自动测试系统软件安装于计算机上，计算机通过串口数据线与调试架进行连接，通过网线与信号源、频谱仪、示波器进行连接。通过计算机与各类仪器的连接实现控制操作，并利用编程指令对信号源、频谱分析仪、示波器等多种仪器进行控制，实现多个测试项目的自动测试，并利用数据库技术对测试数据进行处理和保存，最终以测试记录表作为测试输出。

图2 测试平台仪器连接框架图

考虑多种频谱仪、信号源使用的兼容情况，自动测试平台的测试控制部分实现对频谱仪：R&S FSV7、R&S FSV40、R&S FSW8、Agilent E4440A、Agilent N9010A、，信号源：Agilent E4438C、R&S SMJ100A、R&S SMU200A，示波器：R&S RTO1012，扫描抢：Symbol LS2208的操作控制，且能够根据需求扩展更多的仪器仪表。

2.3 软件架构

自动测试平台软件架构如图3所示。UI层是用户界面层（User Interface）。负责封装与用户的双向交互、屏蔽具体交互方式；SI层是系统交互层（System Interaction）。负责封装硬件的具体交互方式，以及封装外部系统的交互；PD层是问题领域层（Problem Domain）。负责问题领域或业务领域的抽象、领域功能的实现；DM层是数据管理层（Data Management）。负责封装各种持久化数据的具体管理方式，例如数据库系统、二进制文件、文本文档、XML文档、Flash存储结构等。

图3 自动测试平台软件分层架构图

软件具有对中频模块执行指标测试、测试参数设置、仪器仪表参数配置、用户管理、报表管理的功能模块。能够实现对中频模块的业务发性能指标、TDM收性能指标、业务收性能指标、10 MHz晶振输出性能指标以及晶振校准五个性能指标。

自动测试系统的通用软件架构如图4所示，实现不同厂家的多类型仪器仪表的集成，在软件架构上实现了对仪器仪表的可扩展性，通过定义父类与子类继承关系，子类实现具体方法，从而能够满足各种类型仪器仪表的兼容控制同时还能够兼容自研调试夹具的集成。通过配置管理进行数据采集设备（即仪器仪表）驱动的调用配置，并通过仪器仪表驱动来控制仪器仪表对被测件进行数据采集（即测试过程）。采用基于NI公司的LabVIEW开发系统平台实现转化为程序语言，实现了业务发性能指标、晶振校准、TDM收性能指标、业务收性能指标和10 MHz晶振输出性能指标等指标的自动测试。

软件界面如图5所示。

图4 自动测试平台软件通用架构图

3 有效性验证

图5 自动测试软件界面

比对测试验证采用的验证方法：

（1）选取10台中频模块，分别每台进行一次自动测试，得到10组自动测试数据；再在其中选取一台进行一次手动测试，得到1组手动测试数据。

（2）比较自动测试与手动测试结果计算得到的绝对差和临界差，绝对差不大于临界差，认为结果一致，否则则认为不一致。

表1 各指标比对验证结果

把各指标细分成41项小指标，从表1得到，比对测试验证的结果自动测试与手动测试结果不一致的指标有两项，分别是业务发带内杂散环路2-4G和TDM收输出幅度3G-I路。

从验证结果得到，出现不符合项的指标分别是业务发带内杂散和TDM收输出幅度。根据测试数据与实际测试过程分析得到，造成这两项指标不符合的主要原因是业务发带内杂散和TDM收输出幅度测试数据浮动较大，而这两项指标的数据浮动是实际存在的，与自动测试和手动测试方法无关。带内杂散的结果不稳定，主要由于调试架随机产生的不确定的杂散信号导致测试数据的随机性较大。输出幅度的结果不稳定，主要由于测试过程中调试架和中频模块没有提供固定而稳定的示波器的接地端。

验证过程中分别统计了自动测试和手动测试的总耗时，计算均值得到结果：自动测试平均耗时为13分钟，手动测试平均耗时为20分钟，自动测试比手动测试的效率提升了35%。

4 结束语

中频模块自动测试平台已经应用于卫星通信终端中频模块产品生产调试，从原来调试工程师最快手动调试超过20分钟减少至低于13分钟，测试效率提升35%，测试准确率达到95%以上。中频模块自动测试平台实现对调试流程的自动化管控，避免了因主观因素产生的失误，提高生产效率的同时降低了人力成本和设备老化速度，提高企业生产管理的工作效率和产品质量水平。