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。

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。

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。

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。

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。