微波器件自动测试方案介绍

1、引言

当进行微波元器件测试时，首先要对网络分析仪进行校准。校准可以有两种选择：（1）采用电子校准件进行校准，这种校准方式的优点是方便、快捷、可实现程序化控制，但缺点是校准的结果不是十分精确，对测试结果的准确性影响较大；（2）采用手动进行校准，这种校准方式的优点是校准结果准确性高、可靠性好，缺点则是耗费时间较多。考虑到所待检的微波元器件都是某重点型号关键部位的重要器件，故目前都采用手动校准。校准完毕后将被检微波元器件通过匹配的接头连接到网络分析仪上，在计算机上运行自动测试程序，记录分析该微波元器件的各项性能指标，并自动判断该微波元器件是否为合格产品。

2、微波元器件入检自动测试系统的硬件组成

该自动测试系统主要由测试仪器、计算机、连接仪器与电脑主机的GPIB卡、打印机几部分组成。其中测试仪器主要是指矢量网络分析仪即8722ES、网络分析仪校准组件和网络分析仪接头组件。微波元器件入检自动测试系统的硬件是通过GP-IB总线连接，如图1所示。

当进行微波元器件测试时，首先要对网络分析仪进行校准。校准可以有两种选择：（1）采用电子校准件进行校准，这种校准方式的优点是方便、快捷、可实现程序化控制，但缺点是校准的结果不是十分精确，对测试结果的准确性影响较大；（2）采用手动进行校准，这种校准方式的优点是校准结果准确性高、可靠性好，缺点则是耗费时间较多。考虑到所待检的微波元器件都是某重点型号关键部位的重要器件，故目前都采用手动校准。校准完毕后将被检微波元器件通过匹配的接头连接到网络分析仪上，在计算机上运行自动测试程序，记录分析该微波元器件的各项性能指标，并自动判断该微波元器件是否为合格产品。

3、微波元器件入检自动测试系统的软件设计

3.1测试程序编程语言的选择

目前针对仪器设备的最主要的编程语言有两大类。一类是以NI（NationalInstruments）公司的LabVIEW和Agilent公司的VEE为代表的图形化编程软件。LabVIEW是一种通用软件，而HPVEE（VisualEngineeringEnvironment）是针对HP公司的仪器设备专门开发的一种工程中的可视化编程语言。这一类图形化软件有两个显著的特点。首先，它对整个语言做了彻底的图形化处理，提供了模块式的编程工具，只需用鼠标连接各个图标就可以产生程序。图形化软件还提供了数据流显示和程序流显示，使程序的调试非常直观和形象。其次，图形化软件在仪器控制方面同时提供了直观的软面板（InstrumentPanel）方式和灵活的直接输入输出（DirectI/O）方式。前者可以用鼠标来操作仪器面板；后者能够以任何数据形式读写仪器，能够用底层命令直接写控制接口（如GP-IB和GPIO等）。使用图形化软件比使用其他语言可节省30%～80%的时间，但源程序可读性差，效率低，基本没有可升级性和可扩展性，且功能较弱。

另一类软件是以NI（NationalInstruments）公司的LabWindows和Agilent公司的HPBasicforWindows为代表的文本化编程软件，它最大的优点之一是和其他编程软件（ANSIC、VisualC++、VisualBasic）很方便的综合在一起，从而实现性能验证、功能测试、标定以及数据采集和控制。

考虑到该自动测试程序需要读取数据，并生成报告的复杂功能。所以该程序采用微软公司的VisualBasic开发，并适当的利用第三方控件（主要有NI公司的ComponentWorks、LabView、Agilent公司的VEE等）。

3.2测试程序的设计要求

该自动测试系统中的测试程序应当在正确完成测试任务的前提下，提高测试效率，所以测试程序应当满足以下要求：

（1）实现测试仪器与计算机的联接；

（2）对测试仪器进行设置；

（3）读取测试数据；

（4）处理测试数据；

（5）生成报告。

微波炉元器件检测方法

一、磁控管检测方法：

1、在磁控管灯丝端子之间进行测试，电阻值应小于1Ω；

2、在任一灯丝端子和磁控管（接地、之间测试，电阻值应无穷大；如果电阻很小或为零，那么该磁控管应更换。

二、高压变压器检测方法：检测三个绕组：

1、初级绕组，约1.45Ω

2、次级绕组，约112Ω

3、灯丝绕组，小于1Ω

如果所测得的读数不符合上述的数据，则高压变压器可能有故障，应进行更换。

测试程序的设计思路是采用微软的VB语言进行编写，通讯接口采用NI（NationalInstruments）公司的USB-GPIB接口及其配套的IEEE488.2forWindows驱动软件。在VB的开发环境中加入接口驱动软件后，就可以使用矢量网络分析仪的控制代码来控制仪器。在控制仪器之后，通过SCPI指令来设置仪器到相应的测试状态，当被测件连接好后，开始进行测试，测试完成后读出测试数据，并保存到数据库中，在所有测试完成后生成测试报告，最后退出程序，释放被控制的仪器。

3.3测试程序设计

3.3.1测试程序的构成

整个测试程序严格遵循自顶向下（Top～Down）、模块化的设计思想，使各个功能模块具有很好的内敛性。模块之间的相互通信由主程序来统一调度，这样使程序的结构清晰易懂，可维护性大大增强，日后的管理、升级也比较容易。测试程序结构如图2。测试程序共由两大部分组成，一是程序主窗体，运行测试程序后首先进入此窗体。二是各类微波元器件对应的测试模块，进入主窗体后，在主窗体上有7个命令按钮，对应的是进入不同微波元器件的测试模块，这7个测试模块分别是：（1）导引头主通道电缆组件测试；（2）导引头修正通道电缆组件试；（3）引信配对电缆组件测试；（4）引信半刚性电缆组件测试；（5）拐波导测试；（6）环行器测试；（7）负载测试。

3.3.2测试程序的数据处理

测试程序通过控制测试设备来实现测试，同时采集回来所需要的数据，这些数据被保存在数据库中，并同程序中已经设置的相应的微波元器件的各项性能指标进行对比，得到该被检元器件是否为合格产品。在所有测试完成后点击生成报告，程序就会把所有的数据从数据库中转入测试表格中，并且保存到程序制定的目录中。数据库在这里起一个数据中转保存的作用，在生成报告时，根据被测件的类型调用不同报告模板，并且根据被测件的数量来自动判定报告的页数，生成报告。

3.3.3测试程序的使用方法

程序流程图如图3。

4、测试程序的实际应用

以导引头主通道电缆组件测试为例，具体分析该测试程序在实际工作中应用的情况，验证该测试程序是否满足工作需要、达到使用要求。

图4为导引头主通道电缆组件的测试界面，通过图4很清晰的看到了该批次电缆组件测试状况和0802102#电缆组件的测试结果。0802102#电缆是本次连续测试的第417根该型号电缆组件，端口1驻波比最大为1.249，端口2驻波比最大为1.174，电缆插入损耗最大为1.77dB，根据该型号电缆组件技术规范所提据的技术指标判定该电缆为合格产品。

图5为导引头主通道电缆组件测试结果，是8722ES矢量网络分析仪上显示的0802102#电缆组件的测试结果。通过该界面清晰的看到了整个测试频段内该编号电缆组件的技术状态，是否为合格产品则一目了然。从而为电缆组件的测试筛选提供了更全面、更可靠的判断依据。

通过以上图例，很清晰、准确地知道了该自动测试系统在实际工作中的应用情况，了解了该自动测试系统的工作方式，并通过图4和图5的对比知道了该自动测试系统的测试界面所采集的数据真实、准确、可靠，与测试仪器即矢量网络分析仪的读值完全一致。从而证明该自动测试系统满足实际工作要求，可在实际工作中使用。

5、测试程序的特点

首先，该测试程序模块化程度高。由于采用了模块化编程，把很多通用的程序段进行模块化，分别应用到不同的测试模块中，各个测试模块之间结构相似，但是运行的时候相互独立，互不干扰，使该程序方便维护，也可以轻松的实现扩展。更重要的是，应用很稳定，即使一个模块出了问题也不会影响其他模块的应用。其次是可自动记忆上次的测试状态。自动测试程序中具备了自动记忆功能，这样就不必每次中断测试时都生成报告后才能退出程序，同时在退出测试程序之前不需要做任何设置，提高了程序的简洁化。再次进入自动测试系统时，系统会提示用户是继续上次的测试还是重新进行新的测试，方便快捷，非常有利于总量较大的微波元器件检测。

6、结束语

尽管在微波元器件检测的过程中实现了测试过程的自动化，大大提高了工作效率，提高了测试结果的准确性和可靠性。但是，在测试过程中，由于被检元器件到矢量网络分析仪的测试端口的安装仍采用是手动方式，不能保证每次安装状态的一致性，直接影响测试结果准确性。此外，因各种入检的微波元器件接口不尽相同，有SMA的、波导的等，同时，现成的测试夹具在其测试中不可使用，所以在夹具的选择上存在一定难度。以测试电缆组件为例，采用全手动测试时，测试一根电缆大约需要4min，现在采用了该自动测试系统，测试一根电缆大约需要2min，如果能够解决测试夹具的问题，不仅大大提高测试结果的准确性，也会更进一步的提高工作效率。