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關于S公司多端口器件自動化測試方案的介紹和分析

羅德與施瓦茨中國 ? 2019-10-17 09:18 ? 次閱讀
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1. 多端口射頻器件測試需求

如今,無線通信產品中的射頻器件正變得越來越復雜,集成度也越來越高。以4G手機的射頻開關模塊(FEM)為例,它的端口數量往往超過20個。如果使用傳統的兩端口或四端口矢量網絡分析儀(VNA),將面對大量的換線操作,這不僅會大大降低測試速度,還會為測試過程帶來很多不確定性。顯然這種方案無法滿足生產線測試對全自動化,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解決方案ZNB+ZNB-Z84和ZNBT。前者通過開關矩陣來擴展VNA的原有端口數量,最多可擴展為48個測量端口。后者則是真正意義上的多端口VNA,它支持最多24個測量端口,每個端口后面都有一套獨立的接收機。這樣不僅可以保證VNA的射頻性能不受影響,而且測試速度也比前者快出許多。

ZNrun是針對上述多端口VNA開發的自動化測試軟件。它將儀器控制,被測件控制,測試流程控制集成到同一個軟件平臺,用戶可以非常方便直觀地對測試任務進行設置,并得到測試結果。整個測試過程都有ZNrun全程控制,真正實現自動化測試,為用戶節省了大量時間。

2. ZNrun軟件架構
ZNrun分為服務器(Server)和客戶端(Client)兩大部分。從圖1中可以看出,Server是ZNrun的核心部分,它連接三個不同的Client:配置(Configuration),校準(Calibration)和測量(Measurement)。它還與測量儀器相連,所有的連接都通過TCP/IP協議實現。同時,它還能控制被測件,比如ZNB-B15選件提供的GPIO接口,在ZNrun中可以設置GPIO不同的電平輸出來控制被測件的狀態切換或為被測件供電。

所有與被測件,測試儀器,測試項目相關的信息被稱為測量執行單元(MEU)。ZNrun Server在后臺運行并管理著所有的測量執行單元(MEU)。在運行Server之前,用戶首先需要在Configuration Client中對儀器類型地址,被測件,測試項等進行設置,然后將設置加載到Server中,并相應生成一個MEU。Server會根據用戶的配置信息計算出儀器與被測件之間的連接方式,儀器校準方案等。加載成功后,就可以啟動Calibration Client和Measurement Client中進行校準和測試。

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圖1 ZNrun軟件架構

在ZNrun Server中可以加載一個MEU,也可以加載多個MEU,這特別符合生產線測試的需求。如圖2所示,當有多個工位需要同時測試時,客戶只需要在一個PC上啟動Server,并針對每個工位建立相應的MEU。那么所有工位的測試任務都可以在同一個Server上運行,實現并行測試。ZNrun采用USB dongle進行License鑒權,Server只有在識別到License后才能運行。ZNrun提供兩種License:ZNrun-K1支持一個MEU,ZNrun-K2支持多個MEU同時運行。

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圖2 ZNrun Server與MEU

3. ZNrun測試流程

ZNrun提供可視化的軟件界面對測試任務的相關信息進行配置,打開Measurement Client就可以進入配置界面。為了讓配置更加簡單,如圖3所示,ZNrun將配置界面分為測量儀器(Measurement Devices)和被測件測量計劃(DUT Measurement Plan)兩個部分。前者主要設置VNA,開關矩陣以及校準件類型等與儀器相關的信息。而后者主要設置被測件的端口,GPIO控制電平狀態以及所有的測試項目等與被測件相關的信息。這樣做的好處在于,當測量儀器發生改變時,用戶只需要修改VNA的信息,而無需做其他修改。

所有的設置完畢后,Measurement Client中的數據需要加載到Server中并生成一個MEU。Server會根據上傳的數據生成一個儀器與被測件的連接方案。這個方案根據實際情況兼顧測試速度與性能兩個方面。此外,ZNrun還會設計對測試順序來進行優化,減少不必要的開關切換,提供測試速度。

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圖3 Configuration Client操作界面

ZNrun Server還會為每個MEU生成對應的校準方案。當端口數變多時,校準過程也會變得更加復雜。Server也會根據MEU的相關數據,優化校準步驟。Calibration client會顯示每一步校準過程中校準單元與儀器之間的連接。在校準過程中,用戶只需要按部就班根據提示進行連接校準。每一步校準的完成情況也會顯示在軟件界面上。校準完后,ZNrun能生成相應的報告,里面有校準時間,操作人等相關信息,以作為校準的證據。

Measurement Client負責儀器的初始化和測量的執行。在初始化階段,ZNrun將會連接儀器,并根據MEU中的數據對儀器進行設置,然后就可以開始進行測試。針對測試結果,ZNrun提供兩種顯示方式。如圖4所示,在第一種模式中用戶可以看到之前測試的每個被測件是否通過,并且ZNrun會對所有的被測件進行統計,顯示通過率以及測試的吞吐量。另一種模式是針對某一個被測件,用戶可以看到這個被測件的每一個測試項的通過情況。在這個模式下,支持每個測試項的分步運行,以及重測功能。

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圖4 Measurement Client結果顯示

4. 功能擴展

在實際測試中,可能會遇到一些比較復雜的需求是ZNrun無法滿足的。比如當測試系統中需要添加額外儀器如頻譜儀,程控電源時,ZNrun的Configuration Client無法將這些儀器添加到其配置中。再比如用戶需要輸出更多的測試數據并將其保存在Excel文件中,ZNrun Measurement Client也無法提供這樣的功能。針對這些應用,ZNrun提供插件(Plugin)方式來擴展其原有功能。Plugin是一個基于C#編寫的DLL文件。用戶只需要根據ZNrun提供的接口函數,編寫C#代碼來實現希望的功能,然后將生成的Plugin文件放在固定文件夾下。當用戶運行ZNrun時,相關的插件功能就會自動加載到整個測試序列中。ZNrun提供所有的接口函數的說明,并提供了幾個典型的代碼實例。

5. 結束語

R&SZNrun與R&S多端口VNA構成了一個強大多端射頻器件自動測試平臺。使用ZNrun用戶甚至不用了解VNA的操作方法。所有的設置都在ZNrun的可視化界面中完成。一旦設置完成,ZNrun就會將所有的設置,自動生成相應的參數來控制整個測試流程。而生產線工人在操作時,只需要將之前保存好的配置文件調用出來就可以完成自動化測試。強大的插件功能也支持用戶對ZNrun原有的功能進行擴充,實現定制化的解決方案。ZNrun作為一款針對多端口射頻器件的自動化測試軟件,不僅大大縮短了測試軟件的開發時間,同時提高了測試效率,完全可以靈活地滿足生產線自動化測試的各種需求。

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