一种基于混合总线的射频功率放大器自动测试系统

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一种基于混合总线的射频功率放大器自动测试系统\n技术领域\n[0001] 本实用新型涉及射频功率放大器领域，尤其涉及射频功率放大器的研发和生产自动化测试。\n背景技术\n[0002] 射频功率放大器是射频通信设备中非常重要的一个组件，往往用于发射端最后一级，对输出功率和ACPR（邻近信道功率比）等值有较为严格的要求。对射频功率放大器的测试如何既准确高效又尽量节约成本是一个日益突出的难题。\n[0003] 现行对射频功率放大器的测试方式主要是两种，在研发测试一般是手动操作射频信号源、频谱仪和直流电源等设备，手动记录测试数据；在生产测试一般是采用昂贵的ATE（自动测试设备）机台，实现自动控制和测试。这两种测试方式在不同阶段都需要实行，但是由于测试设备和测试方式的不同，这两种方式的测试结果在客观上存在差异，需要做校准。\n[0004] 自动化测试总线从20世纪七十年代的GPIB开始，不断发展，先后又出现了VXI（标准总线在仪器领域的扩展）、PXI（面向仪器系统的外部设备互连总线扩展）和LXI(局域网的仪器扩展)总线技术。GPIB由于发展最早，普及率最高，成熟稳定，所以很多测试设备都保留了这种接口，但是它连接设备数量有限，控制距离有限，数据速率低，且线缆造价高；\nVXI由于需要较大的VXI机箱和1394控制等等，成本高，开发复杂；PXI则尚未在测试设备接口中获得普及；LXI作为21世纪出现的最新总线技术，将以太网的优势引入仪器领域，大大降低了成本，并提供了更高的数据传输速率和更方便的远程控制，已经迅速在测试设备中普及。\n实用新型内容\n[0005] 本实用新型提供一种能同时用于研发测试和生产测试的射频功率放大器自动化测试系统，使其能在保持极低成本的同时实现自动化控制、测试和数据分析。\n[0006] 本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：提供一种基于混合总线的射频功率放大器自动测试系统，包括用于仪器设置并测试及结果处理的主控计算机、基于GPIB和LXI的混合测试总线、GPIB接口卡、可编程直流电源、射频信号源、固定衰减器和频谱分析仪；其中，所述主控计算机连接到GPIB接口卡；GPIB接口卡通过GPIB总线分别连接射频信号源和可编程直流电源；射频信号源输出接口连接到待测射频功率放大器输入接口；可编程直流电源提供给待测射频功率放大器电源电压、参考电压和模式电压；待测射频功率放大器的输出接口连接到固定衰减器的输入接口；固定衰减器的输出接口连接到频谱分析仪的输入接口；主控计算机对可编程直流电源和射频信号源的输出以及频谱分析仪的测量进行设置，并通过LXI总线控制频谱分析仪对待测射频功率放大器输出信号进行测试，且存储测试结果。\n[0007] 本实用新型的有益效果是：由于统一了研发和生产测试环境，减少了对比和校准的工作；相比传统的研发测试在未增加成本的同时提高了自动化程度，相比传统的生产测试在保持自动控制和测试的同时降低了成本。\n[0008] 在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。\n[0009] 进一步，所述GPIB接口卡卡采用板卡形式内插于计算机机箱的PCI-GPIB卡，或采用便于连接的USB-GPIB卡。\n[0010] 进一步，所述自动测试系统，还包括射频线缆，其用于连接射频信号源到待测射频放大器、连接待测射频放大器到固定衰减器、连接固定衰减器到频谱分析仪。\n[0011] 进一步，所述LXI总线采用RJ45网线。\n[0012] 采用上述进一步方案的有益效果是兼顾了新型仪器总线技术带来的高速率、低成本和高可靠性。\n[0013] 进一步，所述用于待测射频功率放大器的可编程直流电源至少含有两路电源输出。\n[0014] 进一步，所述通过LXI总线控制频谱分析仪对待测射频功率放大器输出信号进行的测试依次为连通性测试、电流测试、功率测试、信道功率测试和ACPR测试。\n[0015] 进一步，所述电流测试依次为静态电流、工作电流、漏电流和参考电流测试，功率测试依次为输出功率、增益、谐波抑制和功率增加效率测试。\n附图说明\n[0016] 图1为本实用新型混合总线射频功率放大器自动化测试系统的组成示意图；\n[0017] 图2为本实用新型混合总线射频功率放大器自动化测试系统工作流程的示意图。\n具体实施方式\n[0018] 以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。\n[0019] 作为本实用新型一个实施例的混合总线射频功率放大器自动化测试系统如图所示：\n[0020] 如图1所示的本实施例混合总线射频功率放大器自动化测试系统的组成示意图，自动测试系统主要包括主控计算机101、GPIB接口卡103、射频信号源105、待测射频功率放大器107、固定衰减器109、频谱分析仪110、可编程直流电源108、GPIB线缆104和RJ45网线111。USB线缆102用于连接GPIB接口卡到主控计算机USB接口；射频线缆106用于连接射频信号源到待测射频放大器、连接射频放大器到固定衰减器、连接固定衰减器到频谱分析仪。\n[0021] 主控计算机101提供USB接口连接到USB-GPIB接口卡103，通过GPIB总线控制可编程直流电源108和射频信号源105，还提供RJ45网线接口，通过LXI总线控制频谱分析仪110。主控计算机101可控制仪器设置、测试和结果处理三大部分，是整个自动化测试系统的控制中枢，仪器设置依次包括对可编程直流电源的输出设置、对射频信号源的输出设置和对频谱分析仪的测量设置；测试依次分连通性测试、电流测试、功率测试、信道功率测试和ACPR测试，其中，电流测试依次分静态电流、工作电流、漏电流和参考电流，功率测试依次分输出功率、增益、谐波抑制和功率增加效率，可实现固定步长的输入功率的扫描测试，可以实现变换频率的扫描测试；结果处理依次包括电流测试结果Excel存储和曲线图绘制、功率测试结果Excel存储和曲线图绘制、信道功率测试结果Excel存储和曲线图绘制、ACPR测试结果Excel存储和曲线图绘制。\n[0022] GPIB接口卡103用于实现计算机接口到GPIB接口的转换。本实施例采用Agilent USB-GPIB接口卡82357B，因为USB接口在现有计算机中已经普及。实际过程中采用板卡形式的PCI-GPIB接口卡等其他形式GPIB卡也可以。\n[0023] 射频信号源105提供待测射频放大器107测试所需要的输入波形。当测试连续波增益、输出功率和谐波抑制时，射频信号源105输出连续波信号，幅度和频率可控；当测试ACPR和信道功率时，射频信号源105输出特定调制信号，幅度和频率可控。\n[0024] 待测射频功率放大器107是应用于移动通信终端设备的发射端末级，实现对特定标准的调制信号的功率放大，对输出功率和ACPR等值有较高要求。\n[0025] 固定衰减器109是为了防止射频功率放大器输出功率超过频谱分析仪最大输入功率而设置的。它可以对射频功率放大器输出功率产生一个固定的衰减，如30dB，有效保护频谱分析仪。此固定衰减值需在频谱分析仪中做补偿。\n[0026] 频谱分析仪110用于对待测射频功率放大器107的输出进行频谱分析和指标测试。待测功率放大器107的输出功率、ACPR、信道功率、谐波抑制等，都由频谱分析仪测试。\n[0027] 可编程直流电源108用于向待测射频功率放大器107提供供电电压、参考电压和模式电压，至少含有两路电源输出。静态电流、工作电流、漏电流、参考电流这些电流值可直接由可编程直流电源108测量和显示。\n[0028] GPIB电缆104用于连接GPIB接口卡103和射频信号源105、连接射频信号源105和可编程直流电源108。本实施例的GPIB总线采用菊花链联接，采用GPIB协议实现仪器连接和控制。\n[0029] RJ45网线111用于连接带有RJ45接口的主控计算机101和频谱分析仪110。本实施例的LXI总线采用以太网TCP/IP协议实现仪器连接和控制。\n[0030] 系统可测试射频功率放大器常见的参数，包括静态电流、工作电流、漏电流、参考电流、功率增加效率、输出功率、增益、谐波抑制、ACPR、信道功率等。\n[0031] 如图2所示，为本实施例混合总线射频功率放大器自动化测试系统工作流程的示意图。整体流程依次为连通性测试、电流测试、功率测试、信道功率测试和ACPR测试。其中，连通性测试是为了确保仪器和主控计算机连接正常，可以通信；电流测试是为了测试待测射频功率放大器的静态电流、工作电流、漏电流和参考电流，主要是对直流电源的控制，若测试结果超出预设的上下限，则判定为直流fail,直接退出本次测试；功率测试是先对基波输出功率做测试，将频谱仪测得的功率与信号源输出功率相减计算得到增益，将增益和电源供应功率相除计算得到功率增加效率，再对谐波功率做测试，将谐波功率与基波功率相减计算得到谐波抑制度；信道功率测试可以测得信道功率和功率谱密度等指标，输入信号需由连续波改为指定调制信号，频谱仪测量模式需由Swept SA测量模式转为Channel Power测量模式；ACPR测试紧接信道功率测试，输入信号仍为指定调制信号，频谱仪测量模式需转为ACP测量模式。\n[0032] 以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。